Robotica
Piccolo robot costruito interamente dal DNA
Un minuscolo robot è stato costruito interamente dal DNA dagli scienziati dell'Inserm, del CNRS e dell'Université de Montpellier presso il Centro di biologia strutturale di Montpellier. Il nano-robot potrebbe portare a uno studio più approfondito delle forze meccaniche applicate a livello microscopico, che sono importanti per vari processi biologici e patologici.
Lo studio è stato pubblicato Nature Communications.
Meccanosensibilità cellulare
Le nostre cellule affrontano forze meccaniche che vengono esercitate su scala microscopica e queste forze innescano segnali biologici essenziali per molti processi cellulari responsabili del normale funzionamento del nostro corpo o dello sviluppo di determinate malattie.
La disfunzione della meccanosensibilità cellulare è coinvolta in varie malattie in cui le cellule colpite migrano all'interno del corpo circondandosi e adattandosi alle proprietà meccaniche del loro microambiente. Questo adattamento è possibile solo perché forze specifiche vengono rilevate dai meccanorecettori, che trasmettono le informazioni al citoscheletro cellulare.
La nostra attuale conoscenza dei meccanismi molecolari coinvolti nella meccanosensibilità cellulare è molto limitata, quindi il gruppo di ricerca guidato dal ricercatore Inserm Gaëtan Bellot presso il Centro di biologia strutturale (Inserm/CNRS/Université de Montpellier) ha deciso di utilizzare un metodo alternativo denominato DNA metodo dell'origami.
Metodo dell'origami del DNA
Il metodo DNA origami consente l'autoassemblaggio di nanostrutture 3D in una forma predefinita utilizzando la molecola di DNA come materiale da costruzione. La tecnica è stata responsabile di importanti progressi nel campo delle nanotecnologie.
Il team ha utilizzato il metodo per progettare un "nano-robot" costituito da tre strutture origami di DNA. È compatibile con le dimensioni di una cellula umana e, per la prima volta, consente di applicare e controllare una forza con una risoluzione di 1 piconewton, che è un trilionesimo di Newton. Un Newton può essere paragonato alla forza di un dito che fa clic su una penna.
Il nuovo sviluppo è la prima volta che un oggetto basato sul DNA creato dall'uomo e autoassemblato può applicare la forza con questo livello di precisione.
Il team ha accoppiato il robot con una molecola che riconosce un meccanorecettore, che ha permesso di dirigere il robot verso alcune delle nostre cellule. Potrebbero anche applicare specificamente forze a meccanorecettori mirati localizzati sulla superficie delle cellule per attivarli.
Lo strumento potrebbe rivelarsi molto prezioso per la ricerca di base. Può aiutare gli esperti a comprendere meglio i meccanismi molecolari coinvolti nella meccanosensibilità cellulare, oltre a portare alla scoperta di nuovi recettori cellulari sensibili alle forze meccaniche.
“La progettazione di un robot che consente l'applicazione in vitro e in vivo delle forze di piconewton soddisfa una domanda crescente nella comunità scientifica e rappresenta un importante progresso tecnologico. Tuttavia, la biocompatibilità del robot può essere considerata sia un vantaggio per le applicazioni in vivo, ma può anche rappresentare un punto debole con la sensibilità agli enzimi che possono degradare il DNA. Quindi il nostro prossimo passo sarà studiare come possiamo modificare la superficie del robot in modo che sia meno sensibile all'azione degli enzimi. Cercheremo anche di trovare altre modalità di attivazione del nostro robot utilizzando, ad esempio, un campo magnetico", afferma Bellot.
