Malý robot vyrobený výhradně z DNA

Malý robot byl zkonstruován výhradně z DNA vědci z Inserm, CNRS a Université de Montpellier ve Structural Biology Center v Montpellier. Nanorobot by mohl vést k bližšímu studiu mechanických sil působících na mikroskopických úrovních, které jsou důležité pro různé biologické a patologické procesy. 

Studie byla publikována v Nature Communications. 

Buněčná mechanosenzitivita 

Naše buňky čelí mechanickým silám, které jsou vyvíjeny v mikroskopickém měřítku, a tyto síly spouštějí biologické signály, které jsou nezbytné pro mnoho buněčných procesů odpovědných za normální fungování našeho těla nebo za vývoj některých onemocnění. 

Dysfunkce buněčné mechanosenzitivity se podílí na různých onemocněních, kdy zasažené buňky migrují v těle tím, že obklopují a přizpůsobují se mechanickým vlastnostem svého mikroprostředí. Tato adaptace je možná pouze proto, že specifické síly jsou detekovány mechanoreceptory, které přenášejí informaci do buněčného cytoskeletu. 

Naše současné znalosti o molekulárních mechanismech zapojených do buněčné mechanosenzitivity jsou velmi omezené, proto se výzkumný tým vedený výzkumníkem Inserm Gaëtanem Bellotem z Centra strukturní biologie (Inserm/CNRS/Université de Montpellier) rozhodl použít alternativní metodu označovanou jako DNA metoda origami. 

Metoda DNA origami 

Metoda DNA origami umožňuje samosestavení 3D nanostruktur v předem definované podobě s využitím molekuly DNA jako konstrukčního materiálu. Tato technika byla zodpovědná za velký pokrok v oblasti nanotechnologií. 

Tým použil tuto metodu k návrhu „nano-robota“, který se skládá ze tří struktur DNA origami. Je kompatibilní s velikostí lidské buňky a poprvé umožňuje aplikovat a ovládat sílu s rozlišením 1 pikonewton, což je jedna biliontina Newtonu. Jeden Newton lze přirovnat k síle kliknutí prstu na pero. 

Nový vývoj je prvním případem, kdy člověkem vyrobený a samostatně sestavený objekt založený na DNA může použít sílu s takovou úrovní přesnosti. 

Tým spojil robota s molekulou, která rozpoznává mechanoreceptor, což umožnilo nasměrovat robota na některé z našich buněk. Mohli by také specificky aplikovat síly na cílené mechanoreceptory lokalizované na povrchu buněk, aby je aktivovaly. 

Tento nástroj by se mohl ukázat jako velmi cenný pro základní výzkum. Může pomoci odborníkům lépe porozumět molekulárním mechanismům zapojeným do buněčné mechanosenzitivity a také vést k objevu nových buněčných receptorů citlivých na mechanické síly. 

„Návrh robota umožňujícího in vitro a in vivo aplikaci pikonewtonových sil odpovídá rostoucí poptávce ve vědecké komunitě a představuje významný technologický pokrok. Biokompatibilitu robota však lze považovat jednak za výhodu pro aplikace in vivo, ale může také představovat slabinu citlivosti na enzymy, které mohou degradovat DNA. Naším dalším krokem tedy bude studovat, jak můžeme upravit povrch robota tak, aby byl méně citlivý na působení enzymů. Pokusíme se také najít další způsoby aktivace našeho robota pomocí například magnetického pole,“ říká Bellot.