Piccolo Robot Costruito Interamente Da DNA

Un piccolo robot è stato costruito interamente da DNA da scienziati di Inserm, CNRS e Università di Montpellier al Centro di Biologia Strutturale di Montpellier. Il nano-robot potrebbe portare a uno studio più approfondito delle forze meccaniche applicate a livelli microscopici, che sono importanti per vari processi biologici e patologici.

Lo studio è stato pubblicato su Nature Communications.

Meccanosensibilità cellulare

Le nostre cellule affrontano forze meccaniche che vengono esercitate su scala microscopica, e queste forze scatenano segnali biologici che sono essenziali per molti processi cellulari responsabili del funzionamento normale del nostro corpo o dello sviluppo di certe malattie.

La disfunzione della meccanosensibilità cellulare è coinvolta in varie malattie in cui le cellule colpite migrano all’interno del corpo circondando e adattandosi alle proprietà meccaniche del loro microambiente. Questo adattamento è possibile solo perché forze specifiche vengono rilevate da meccanorecettori, che trasmettono le informazioni al citoscheletro cellulare.

La nostra attuale conoscenza dei meccanismi molecolari coinvolti nella meccanosensibilità cellulare è molto limitata, quindi il team di ricerca guidato dal ricercatore di Inserm Gaëtan Bellot al Centro di Biologia Strutturale (Inserm/CNRS/Università di Montpellier) ha deciso di utilizzare un metodo alternativo noto come il metodo DNA origami.

Metodo DNA Origami

Il metodo DNA origami consente l’auto-assemblaggio di nanostrutture 3D in una forma predefinita utilizzando il DNA come materiale da costruzione. La tecnica ha portato a importanti progressi nel campo della nanotecnologia.

Il team ha utilizzato il metodo per progettare un “nano-robot” costituito da tre strutture DNA origami. 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 clicca su una penna.

Il nuovo sviluppo è la prima volta che un oggetto auto-assemblato e basato su DNA creato dall’uomo può applicare una forza con questo livello di precisione.

Il team ha accoppiato il robot con una molecola che riconosce un meccanorecettore, il che ha reso possibile dirigere il robot verso alcune delle nostre cellule. Hanno anche potuto applicare forze specifiche a meccanorecettori mirati localizzati sulla superficie delle cellule per attivarli.

Lo strumento potrebbe rivelarsi molto utile per la ricerca di base. Può aiutare gli esperti a comprendere meglio i meccanismi molecolari coinvolti nella meccanosensibilità cellulare, nonché portare alla scoperta di nuovi recettori cellulari sensibili alle forze meccaniche.

“La progettazione di un robot che consente l’applicazione di forze di piconewton in vitro e in vivo soddisfa una crescente domanda 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 una debolezza con sensibilità alle enzyme 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 delle enzyme. Cercheremo anche di trovare altri modi di attivazione del nostro robot utilizzando, ad esempio, un campo magnetico”, afferma Bellot.