Robô Minúsculo Construído Inteiramente a Partir de DNA

Um robô minúsculo foi construído inteiramente a partir de DNA por cientistas do Inserm, CNRS e Université de Montpellier no Centro de Biologia Estrutural em Montpellier. O nano-robô pode levar a um estudo mais aprofundado das forças mecânicas aplicadas em níveis microscópicos, que são importantes para vários processos biológicos e patológicos.

O estudo foi publicado em Nature Communications.

Mecanosensibilidade Celular

Nossas células enfrentam forças mecânicas que são exercidas em uma escala microscópica, e essas forças desencadeiam sinais biológicos que são essenciais para muitos processos celulares responsáveis pelo funcionamento normal do nosso corpo ou pelo desenvolvimento de certas doenças.

A disfunção da mecanosensibilidade celular está envolvida em várias doenças onde as células afetadas migram dentro do corpo, cercando e adaptando-se às propriedades mecânicas do seu microambiente. Essa adaptação é possível apenas porque forças específicas são detectadas por mecanorreceptores, que transmitem as informações para o citoesqueleto da célula.

Nosso conhecimento atual dos mecanismos moleculares envolvidos na mecanosensibilidade celular é muito limitado, por isso a equipe de pesquisa liderada pelo pesquisador do Inserm Gaëtan Bellot no Centro de Biologia Estrutural (Inserm/CNRS/Université de Montpellier) decidiu usar um método alternativo conhecido como método de origami de DNA.

Método de Origami de DNA

O método de origami de DNA permite a auto-montagem de nanoestruturas tridimensionais em uma forma pré-definida usando a molécula de DNA como material de construção. A técnica tem sido responsável por avanços significativos no campo da nanotecnologia.

A equipe usou o método para projetar um “nano-robô” que consiste em três estruturas de origami de DNA. Ele é compatível com o tamanho de uma célula humana, e pela primeira vez, torna possível aplicar e controlar uma força com uma resolução de 1 piconewton, que é um trilhão de vezes menor que um Newton. Um Newton pode ser comparado à força de um dedo clicando em uma caneta.

O novo desenvolvimento é a primeira vez que um objeto baseado em DNA e auto-montado pode aplicar força com esse nível de precisão.

A equipe acoplou o robô a uma molécula que reconhece um mecanorreceptor, o que permitiu direcionar o robô para algumas de nossas células. Eles também puderam aplicar forças específicas a mecanorreceptores direcionados localizados na superfície das células para ativá-los.

A ferramenta pode ser muito valiosa para a pesquisa básica. Ela pode ajudar os especialistas a entender melhor os mecanismos moleculares envolvidos na mecanosensibilidade celular, bem como levar à descoberta de novos receptores celulares sensíveis a forças mecânicas.

“A concepção de um robô que permite a aplicação de forças de piconewton in vitro e in vivo atende a uma demanda crescente na comunidade científica e representa um grande avanço tecnológico. No entanto, a biocompatibilidade do robô pode ser considerada tanto uma vantagem para aplicações in vivo quanto uma fraqueza com sensibilidade a enzimas que podem degradar o DNA. Portanto, nosso próximo passo será estudar como podemos modificar a superfície do robô para que ele seja menos sensível à ação das enzimas. Também tentaremos encontrar outros modos de ativação do nosso robô usando, por exemplo, um campo magnético”, afirma Bellot.