روبوت صغير مصنوع بالكامل من الحمض النووي

تم بناء روبوت صغير بالكامل من الحمض النووي من قبل علماء من Inserm و CNRS و Université de Montpellier في مركز البيولوجيا الهيكلية في مونبلييه. يمكن أن يؤدي الروبوت النانوي إلى دراسة أكثر قربًا للقوى الميكانيكية المطبقة على مستويات مجهرية، والتي هي مهمة للعديد من العمليات البيولوجية والممرضة.

نشرت الدراسة في Nature Communications.

الحساسية الميكانيكية الخلوية

تواجه خلايانا قوى ميكانيكية تُطبق على مستوى مجهري، وتؤدي هذه القوى إلى إشارات بيولوجية ضرورية للعديد من عمليات الخلية المسئولة عن الوظيفة الطبيعية لجسمنا أو تطور بعض الأمراض.

يتورط خلل الحساسية الميكانيكية الخلوية في أمراض متعددة حيث تهاجر الخلايا المتأثرة داخل الجسم من خلال المحيط والمحاذاة مع الخصائص الميكانيكية لمحيطها. هذا التكيف ممكن فقط لأن قوى محددة يتم الكشف عنها بواسطة مستقبلات ميكانيكية، والتي تنقل المعلومات إلى هيكل الخلية.

معرفتنا الحالية لأليات الجزيئية المشاركة في الحساسية الميكانيكية الخلوية محدودة للغاية، لذلك قرر فريق البحث بقيادة باحث Inserm Gaëtan Bellot في مركز البيولوجيا الهيكلية (Inserm / CNRS / Université de Montpellier) استخدام طريقة بديلة تسمى طريقة Origami الحمض النووي.

طريقة Origami الحمض النووي

تمكن طريقة Origami الحمض النووي من تجميع هياكل نانومترية ثلاثية الأبعاد في شكل محدد مسبقًا باستخدام جزيء الحمض النووي كمادة بناء. ساهمت التقنية في تحقيق تقدم كبير في مجال التكنولوجيا النانوية.

استخدم الفريق هذه الطريقة لتصميم “روبوت نانوي” يتكون من ثلاث هياكل Origami الحمض النووي. وهو متوافق مع حجم الخلية البشرية، وللمرة الأولى، يسمح بتطبيق وقصر قوة بدقة 1 بيكونيو، وهو تريليون جزء من نيوتن. يمكن مقارنة نيوتن واحد بقوة إصبع يضغط على قلم.

التطور الجديد هو المرة الأولى التي يمكن فيها لروبوت من صنع الإنسان ومجمّع ذاتيًا قائم على الحمض النووي تطبيق قوة بدقة هذا المستوى.

ربط الفريق الروبوت بجزيء يعترف بمستقبل ميكانيكي، مما أتاح لهم توجيه الروبوت إلى بعض خلايانا. كما كانوا قادرين على تطبيق قوى محددة على مستقبلات ميكانيكية محددة على سطح الخلايا لتنشيطها.

يمكن أن يكون الأداة قيمة للغاية في البحث الأساسي. يمكن أن تساعد الخبراء على فهم أفضل للأليات الجزيئية المشاركة في الحساسية الميكانيكية الخلوية، وكذلك يمكن أن تؤدي إلى اكتشاف مستقبلات خلوية جديدة حساسة للقوى الميكانيكية.

“تصميم روبوت يسمح بتطبيق قوى بيكونيو في المختبر وفي الجسم يعكس تقدمًا تكنولوجيًا كبيرًا، ومع ذلك، يمكن اعتبار التوافق البيولوجي للروبوت ميزة لالتقاطه في التطبيقات الحية ولكنه قد يمثل أيضًا ضعفًا مع حساسية للإنزيمات التي يمكن أن تتفكك الحمض النووي. لذلك، سيكون خط我们的 التالي دراسة كيف يمكننا تعديل سطح الروبوت حتى يكون أقل حساسية لآثار الإنزيمات. سنحاول أيضًا العثور على وسائل أخرى لتنشيط روبوتنا باستخدام، على سبيل المثال، مجال مغناطيسي،” يقول بيلوت.