DNAだけで構成された小型ロボット

インセルム、CNRS、モンテピエール大学の科学者は、モンテピエールの構造生物学センターで、DNAだけで構成された小型ロボットを開発しました。ナノロボットは、微視的なレベルで作用する機械的力の研究に役立つ可能性があります。これらの力は、さまざまな生物学的および病理学的プロセスに重要です。

研究結果は、Nature Communicationsに掲載されました。

細胞の機械感受性

私たちの細胞は、微視的なスケールで作用する機械的力に直面しています。これらの力は、さまざまな細胞プロセスを引き起こす生物学的信号を誘発し、体の正常な機能や特定の疾患の発達に重要な役割を果たします。

細胞の機械感受性の障害は、影響を受けた細胞が体内を移動し、周囲の機械的特性に適応するさまざまな疾患に関与しています。この適応は、特定の力が機械受容体によって検出され、細胞の細胞骨格に情報が伝達されるためのみ可能です。

現在、細胞の機械感受性に関与する分子メカニズムについての理解は非常に限られています。そこで、インセルムの研究者Gaëtan Bellotが率いる研究チームは、DNAオリガミ法と呼ばれる代替方法を使用することにしました。

DNAオリガミ法

DNAオリガミ法は、DNA分子を構築材として使用して、事前に定義された形状の3Dナノ構造を自己組織化することを可能にします。この技術はナノテクノロジー分野に大きな進歩をもたらしてきました。

研究チームは、この方法を使用して、3つのDNAオリガミ構造で構成される「ナノロボット」を設計しました。ロボットは人間の細胞のサイズと互換性があり、1ピコニュートンの解像度で力をかけることができます。これは、1ニュートンの1兆分の1に相当し、ペンのクリックの力に相当します。

この新しい開発は、人間が作成し自己組織化したDNAベースの物体がこれほどの精度で力をかけることができる最初の例です。

研究チームは、ロボットを機械受容体を認識する分子と結合させ、ロボットを特定の細胞に誘導することができました。さらに、細胞表面の特定の機械受容体に力をかけて活性化することもできました。

このツールは、基本研究に非常に有用である可能性があります。細胞の機械感受性に関与する分子メカニズムをよりよく理解するのに役立つだけでなく、機械的力に敏感な新しい細胞受容体の発見にもつながる可能性があります。

「ピコニュートンの力をかけることができるロボットの設計は、科学者コミュニティの需要に応え、重大な技術的進歩を表しています。しかし、ロボットの生体適合性は、in vivoアプリケーションでは利点となる可能性がありますが、DNAを分解することができる酵素に対する感受性の弱点となる可能性もあります。したがって、次のステップは、ロボットの表面を酵素の作用に対してより敏感性が低いものにする方法を研究することです。さらに、磁場などの例を使用してロボットの他の活性化モードを見つけることも試みます」とベルロは述べています。