Teljesen DNS-ből készült apró robot

Az Inserm, a CNRS és az Université de Montpellier tudósai a montpellier-i Strukturális Biológiai Központban egy apró robotot építettek fel teljes egészében DNS-ből. A nano-robot a mikroszkopikus szinten kifejtett mechanikai erők alaposabb vizsgálatához vezethet, amelyek fontosak a különböző biológiai és kóros folyamatok szempontjából. 

A tanulmány tették közzé Nature Communications. 

Celluláris mechanoszenzitivitás 

Sejtjeink mikroszkopikus léptékű mechanikai erőkkel szembesülnek, és ezek az erők olyan biológiai jeleket váltanak ki, amelyek számos, szervezetünk normális működéséért vagy bizonyos betegségek kialakulásáért felelős sejtfolyamathoz nélkülözhetetlenek. 

A celluláris mechanoszenzitivitás diszfunkciója különböző betegségekben játszik szerepet, ahol az érintett sejtek mikrokörnyezetük mechanikai tulajdonságaihoz alkalmazkodva vándorolnak a szervezeten belül. Ez az adaptáció csak azért lehetséges, mert a mechanoreceptorok specifikus erőket érzékelnek, amelyek továbbítják az információt a sejt citoszkeletonjához. 

Jelenlegi ismereteink a sejtmechanoszenzitivitásban szerepet játszó molekuláris mechanizmusokról nagyon korlátozottak, ezért az Inserm kutatója, Gaëtan Bellot által vezetett kutatócsoport a Struktúrbiológiai Központban (Inserm/CNRS/Université de Montpellier) úgy döntött, hogy egy alternatív módszert alkalmaz, amelyet DNS-nek neveznek. origami módszer. 

DNS origami módszer 

A DNS origami módszer lehetővé teszi a 3D nanostruktúrák előre meghatározott formában történő önösszeállítását, a DNS-molekula építőanyagként történő felhasználásával. Ez a technika felelős a nanotechnológia terén elért jelentős előrelépésekért. 

A csapat a módszer segítségével egy „nano-robotot” tervezett, amely három DNS-origami szerkezetből áll. Kompatibilis az emberi sejt méretével, és most először teszi lehetővé 1 piconewton, azaz Newton egy billiódrésze felbontású erő alkalmazását és irányítását. Egy Newton egy tollan kattanó ujj erejéhez hasonlítható. 

Az új fejlesztés az első alkalom, hogy egy ember által készített és saját összeállítású DNS-alapú objektum ilyen pontossággal képes erőt alkalmazni. 

A csapat a robotot egy mechanoreceptort felismerő molekulával párosította, ami lehetővé tette, hogy a robotot néhány sejtünkhöz irányítsák. Kifejezetten erőket is alkalmazhattak a sejtek felszínén lokalizált célzott mechanoreceptorokra, hogy aktiválják azokat. 

Az eszköz nagyon értékesnek bizonyulhat az alapkutatáshoz. Segíthet a szakértőknek jobban megérteni a sejtmechanoszenzitivitásban szerepet játszó molekuláris mechanizmusokat, valamint új, mechanikai erőkre érzékeny sejtreceptorok felfedezéséhez vezethet. 

„A piconewton erők in vitro és in vivo alkalmazását lehetővé tevő robot tervezése kielégíti a tudományos közösség növekvő igényét, és jelentős technológiai előrelépést jelent. A robot biokompatibilitása azonban egyrészt előnynek tekinthető az in vivo alkalmazásokhoz, másrészt a DNS-t lebontó enzimekkel szembeni érzékenység gyengeségét is jelentheti. Következő lépésünk tehát annak tanulmányozása lesz, hogyan módosíthatjuk úgy a robot felületét, hogy az kevésbé legyen érzékeny az enzimek működésére. Megpróbáljuk megtalálni a robotunk egyéb aktiválási módjait is, például mágneses mező segítségével” – mondja Bellot.