Lille robot konstrueret helt ud fra DNA

En lille robot blev konstrueret udelukkende af DNA af forskere fra Inserm, CNRS og Université de Montpellier ved Structural Biology Center i Montpellier. Nano-robotten kunne føre til et nærmere studie af de mekaniske kræfter, der påføres på mikroskopiske niveauer, som er vigtige for forskellige biologiske og patologiske processer. 

Undersøgelsen blev offentliggjort i Nature Communications. 

Cellulær mekanosensitivitet 

Vores celler står over for mekaniske kræfter, der udøves i mikroskopisk skala, og disse kræfter udløser biologiske signaler, der er essentielle for mange celleprocesser, der er ansvarlige for den normale funktion af vores krop eller udviklingen af ​​visse sygdomme. 

Dysfunktion af cellulær mekanosensitivitet er involveret i forskellige sygdomme, hvor de påvirkede celler migrerer i kroppen ved at omgive og tilpasse sig de mekaniske egenskaber i deres mikromiljø. Denne tilpasning er kun mulig, fordi specifikke kræfter detekteres af mekanoreceptorer, som overfører informationen til cellecytoskelettet. 

Vores nuværende viden om de molekylære mekanismer, der er involveret i cellemekanosensitivitet er meget begrænset, så forskerholdet ledet af Inserm-forsker Gaëtan Bellot ved Structural Biology Center (Inserm/CNRS/Université de Montpellier) besluttede at bruge en alternativ metode kaldet DNA'et origami metode. 

DNA Origami metode 

DNA-origami-metoden muliggør selvsamling af 3D-nanostrukturer i en foruddefineret form ved hjælp af DNA-molekylet som konstruktionsmateriale. Teknikken har været ansvarlig for store fremskridt på det nanoteknologiske område. 

Holdet brugte metoden til at designe en "nano-robot", der består af tre DNA-origami-strukturer. Den er kompatibel med størrelsen af ​​en menneskelig celle, og for første gang gør den det muligt at påføre og kontrollere en kraft med en opløsning på 1 piconewton, hvilket er en trilliontedel af en Newton. En Newton kan sammenlignes med kraften af ​​en finger, der klikker på en pen. 

Den nye udvikling er første gang, at et menneskeskabt og selvsamlet DNA-baseret objekt kan anvende kraft med dette niveau af nøjagtighed. 

Holdet koblede robotten med et molekyle, der genkender en mekanoreceptor, hvilket gjorde det muligt at dirigere robotten til nogle af vores celler. De kunne også specifikt anvende kræfter til målrettede mekanoreceptorer lokaliseret på overfladen af ​​cellerne for at aktivere dem. 

Værktøjet kan vise sig at være meget værdifuldt for grundforskning. Det kan hjælpe eksperter med bedre at forstå de molekylære mekanismer, der er involveret i cellemekanosensitivitet, samt føre til opdagelsen af ​​nye cellereceptorer, der er følsomme over for mekaniske kræfter. 

"Designet af en robot, der muliggør in vitro og in vivo anvendelse af piconewton-kræfter, imødekommer en voksende efterspørgsel i det videnskabelige samfund og repræsenterer et stort teknologisk fremskridt. Robottens biokompatibilitet kan dog betragtes som både en fordel til in vivo-applikationer, men kan også repræsentere en svaghed med følsomhed over for enzymer, der kan nedbryde DNA. Så vores næste skridt vil være at studere, hvordan vi kan modificere robottens overflade, så den er mindre følsom over for enzymers virkning. Vi vil også forsøge at finde andre aktiveringsmåder af vores robot ved hjælp af for eksempel et magnetfelt,” siger Bellot.