Miniaturní robot sestavený zcela z DNA

Miniaturní robot byl sestaven zcela z DNA vědci z Inserm, CNRS a Université de Montpellier ve Structural Biology Center v Montpellier. Nano-robot by mohl vést k bližšímu studiu mechanických sil aplikovaných na mikroskopické úrovni, které jsou důležité pro různé biologické a patologické procesy.

Studie byla zveřejněna v Nature Communications.

Celulární mechanosensitivity

Naše buňky čelí mechanickým silám, které jsou aplikovány na mikroskopické úrovni, a tyto síly spouštějí biologické signály, které jsou nezbytné pro mnoho buněčných procesů odpovědných za normální fungování našeho těla nebo vývoj určitých onemocnění.

Porucha celulární mechanosensitivity je zapojena do různých onemocnění, kde postižené buňky migrují v těle a přizpůsobují se mechanickým vlastnostem svého mikroprostředí. Toto přizpůsobení je možné pouze proto, že specifické síly jsou detekovány mechanoreceptory, které přenášejí informace do buněčného cytoskeletu.

Naše současné znalosti molekulárních mechanismů zapojených do buněčné mechanosensitivity jsou velmi omezené, a proto se výzkumný tým vedený výzkumníkem Inserm Gaëtanem Bellem na Structural Biology Center (Inserm/CNRS/Université de Montpellier) rozhodl použít alternativní metodu nazývanou DNA origami metoda.

DNA Origami Metoda

DNA origami metoda umožňuje samo-sestavení 3D nanostruktur v předem definované formě pomocí DNA molekuly jako stavebního materiálu. Tato technika byla zodpovědná za významný pokrok v oblasti nanotechnologie.

Tým použil tuto metodu k navržení “nano-robota”, který se skládá ze tří DNA origami struktur. Je kompatibilní s velikostí lidské buňky a poprvé umožňuje aplikovat a kontrolovat sílu s rozlišením 1 piconewton, což je jedna triliontina Newtonu. Jeden Newton lze srovnat se silou prstu klikajícího na pero.

Tato nová vývoj je poprvé, kdy lidsky vytvořený a samo-sestavený DNA-založený objekt může aplikovat sílu s touto úrovní přesnosti.

Tým spojil robota s molekulou, která rozpoznává mechanoreceptor, což umožnilo směrovat robota k některým z našich buněk. Mohli také specificky aplikovat síly na cílené mechanoreceptory lokalizované na povrchu buněk, aby je aktivovali.

Tento nástroj by mohl být velmi cenný pro základní výzkum. Může pomoci odborníkům lépe pochopit molekulární mechanismy zapojené do buněčné mechanosensitivity, stejně jako vést k objevu nových buněčných receptorů citlivých na mechanické síly.

“Navržení robota, který umožňuje aplikaci piconewtonových sil in vitro a in vivo, splňuje rostoucí poptávku ve vědecké komunitě a představuje významný technologický pokrok. Nicméně biokompatibilita robota může být považována za výhodu pro in vivo aplikace, ale také může představovat slabost se citlivostí na enzymy, které mohou degradovat DNA. Naše další krok tedy bude studovat, jak můžeme modifikovat povrch robota, aby byl méně citlivý na působení enzymů. Také se pokusíme najít další způsoby aktivace našeho robota pomocí, například, magnetického pole,” říká Bellot.