Robot Kecil yang Terbuat Seluruhnya dari DNA

Sebuah robot kecil yang terbuat seluruhnya dari DNA telah dibuat oleh para ilmuwan dari Inserm, CNRS, dan Université de Montpellier di Pusat Biologi Struktural di Montpellier. Nano-robot ini dapat memungkinkan penelitian yang lebih dekat tentang gaya mekanis yang diterapkan pada tingkat mikroskopik, yang penting untuk berbagai proses biologis dan patologis.

Penelitian ini dipublikasikan di Nature Communications.

Mekanosensitivitas Seluler

Sel-sel kita menghadapi gaya mekanis yang diterapkan pada skala mikroskopik, dan gaya-gaya ini memicu sinyal biologis yang penting untuk banyak proses sel yang bertanggung jawab untuk fungsi normal tubuh kita atau perkembangan beberapa penyakit.

Gangguan mekanosensitivitas seluler terlibat dalam berbagai penyakit di mana sel-sel yang terkena bermigrasi dalam tubuh dengan mengelilingi dan beradaptasi dengan sifat mekanis mikro lingkungan mereka. Adaptasi ini hanya mungkin karena gaya-gaya tertentu yang dideteksi oleh mekanoreseptor, yang mengirimkan informasi ke sitoskeleton sel.

Pengetahuan kita saat ini tentang mekanisme molekuler yang terlibat dalam mekanosensitivitas seluler sangat terbatas, sehingga tim peneliti yang dipimpin oleh peneliti Inserm Gaëtan Bellot di Pusat Biologi Struktural (Inserm/CNRS/Université de Montpellier) memutuskan untuk menggunakan metode alternatif yang disebut metode origami DNA.

Metode Origami DNA

Metode origami DNA memungkinkan perakitan sendiri nanostruktur 3D dalam bentuk yang telah ditentukan sebelumnya menggunakan molekul DNA sebagai bahan bangunan. Teknik ini telah bertanggung jawab atas kemajuan besar dalam bidang nanoteknologi.

Tim menggunakan metode ini untuk merancang sebuah “nano-robot” yang terdiri dari tiga struktur origami DNA. Ini kompatibel dengan ukuran sel manusia, dan untuk pertama kalinya, memungkinkan penerapan dan kontrol gaya dengan resolusi 1 piconewton, yang merupakan satu triliun dari Newton. Satu Newton dapat dibandingkan dengan gaya jari yang menekan pena.

Pengembangan baru ini adalah pertama kalinya bahwa objek berbasis DNA yang dibuat oleh manusia dan dirakit sendiri dapat menerapkan gaya dengan tingkat akurasi ini.

Tim menghubungkan robot dengan molekul yang mengenali mekanoreseptor, yang memungkinkan mereka untuk mengarahkan robot ke beberapa sel kita. Mereka juga dapat menerapkan gaya-gaya tertentu pada mekanoreseptor yang ditargetkan yang terletak di permukaan sel untuk mengaktifkannya.

Alat ini dapat membuktikan sangat berharga untuk penelitian dasar. Ini dapat membantu para ahli memahami mekanisme molekuler yang terlibat dalam mekanosensitivitas seluler, serta dapat memimpin penemuan reseptor sel baru yang sensitif terhadap gaya mekanis.

“Desain robot yang memungkinkan penerapan gaya piconewton dalam vitro dan in vivo memenuhi permintaan yang meningkat dalam komunitas ilmiah dan mewakili kemajuan teknologi yang signifikan. Namun, biokompatibilitas robot dapat dianggap sebagai kelebihan untuk aplikasi in vivo tetapi juga dapat mewakili kelemahan dengan sensitivitas terhadap enzim yang dapat mendegradasi DNA. Jadi, langkah selanjutnya kita akan mempelajari bagaimana kita dapat memodifikasi permukaan robot sehingga kurang sensitif terhadap aksi enzim. Kita juga akan mencoba menemukan mode aktivasi robot lain menggunakan, misalnya, medan magnetik,” kata Bellot.