Maleni robot izgrađen u potpunosti od DNK

Znanstvenici iz Inserma, CNRS-a i Université de Montpellier u Centru za strukturnu biologiju u Montpellieru konstruirali su malenog robota u potpunosti od DNK. Nano-robot bi mogao dovesti do bližeg proučavanja mehaničkih sila primijenjenih na mikroskopskim razinama, koje su važne za različite biološke i patološke procese. 

Studija je objavljena u Nature Communications. 

Stanična mehanosenzitivnost 

Naše se stanice suočavaju s mehaničkim silama koje djeluju na mikroskopskoj razini, a te sile pokreću biološke signale koji su ključni za mnoge stanične procese odgovorne za normalno funkcioniranje našeg tijela ili razvoj određenih bolesti. 

Disfunkcija stanične mehanosenzitivnosti uključena je u razne bolesti gdje zahvaćene stanice migriraju unutar tijela okružujući ih i prilagođavajući se mehaničkim svojstvima svoje mikrookoliše. Ta je prilagodba moguća samo zato što mehanoreceptori detektiraju specifične sile, koji prenose informacije do citoskeleta stanice. 

Naše trenutno znanje o molekularnim mehanizmima koji su uključeni u mehanosenzitivnost stanica vrlo je ograničeno, pa je istraživački tim predvođen Gaëtanom Bellotom, istraživačem Inserma iz Centra za strukturnu biologiju (Inserm/CNRS/Université de Montpellier) odlučio upotrijebiti alternativnu metodu koja se naziva DNK. origami metoda. 

DNK Origami metoda 

Metoda DNA origami omogućuje samosklapanje 3D nanostruktura u unaprijed definiranom obliku koristeći molekulu DNA kao konstrukcijski materijal. Tehnika je odgovorna za veliki napredak u polju nanotehnologije. 

Tim je upotrijebio metodu za dizajn "nano-robota" koji se sastoji od tri DNK origami strukture. Kompatibilan je s veličinom ljudske stanice i po prvi put omogućuje primjenu i kontrolu sile s rezolucijom od 1 piconewtona, što je trilijunti dio Newtona. Jedan Newton može se usporediti sa snagom klika prsta na pero. 

Novi razvoj je prvi put da objekt temeljen na DNK koji je izradio čovjek i sam sastavio može primijeniti silu s ovom razinom točnosti. 

Tim je spojio robota s molekulom koja prepoznaje mehanoreceptor, što je omogućilo usmjeravanje robota na neke od naših stanica. Također bi mogli specifično primijeniti sile na ciljane mehanoreceptore lokalizirane na površini stanica kako bi ih aktivirali. 

Alat bi se mogao pokazati vrlo vrijednim za osnovna istraživanja. Može pomoći stručnjacima da bolje razumiju molekularne mehanizme uključene u mehanoosjetljivost stanica, kao i dovesti do otkrića novih staničnih receptora osjetljivih na mehaničke sile. 

“Dizajn robota koji omogućuje in vitro i in vivo primjenu piconewton sila zadovoljava rastuću potražnju u znanstvenoj zajednici i predstavlja veliki tehnološki napredak. Međutim, biokompatibilnost robota može se smatrati i prednošću za in vivo primjene, ali može predstavljati i slabost s osjetljivošću na enzime koji mogu razgraditi DNK. Stoga će naš sljedeći korak biti proučavanje kako možemo modificirati površinu robota tako da bude manje osjetljiv na djelovanje enzima. Također ćemo pokušati pronaći druge načine aktivacije našeg robota pomoću, primjerice, magnetskog polja”, kaže Bellot.