Robotul Miniatură Construit Întreg Din ADN

Un robot miniatură a fost construit în întregime din ADN de către oamenii de știință de la Inserm, CNRS și Universitatea din Montpellier, la Centrul de Biologie Structurală din Montpellier. Nano-robotul ar putea duce la o studiere mai amănunțită a forțelor mecanice aplicate la nivel microscopic, care sunt importante pentru diverse procese biologice și patologice.

Studiul a fost publicat în Nature Communications.

Sensibilitatea mecanică celulară

Celulele noastre sunt supuse forțelor mecanice care sunt aplicate la scară microscopică, și aceste forțe declanșează semnale biologice care sunt esențiale pentru multe procese celulare responsabile de funcționarea normală a corpului nostru sau de dezvoltarea anumitor boli.

Dysfuncția sensibilității mecanice celulare este implicată în diverse boli în care celulele afectate migrează în interiorul corpului prin înconjurarea și adaptarea la proprietățile mecanice ale micromediului lor. Această adaptare este posibilă doar pentru că forțele specifice sunt detectate de mecanoreceptori, care transmit informația către citoscheletul celular.

Cunoștințele noastre actuale despre mecanismele moleculare implicate în sensibilitatea mecanică celulară sunt foarte limitate, așa că echipa de cercetare condusă de cercetătorul Inserm Gaëtan Bellot, de la Centrul de Biologie Structurală (Inserm/CNRS/Universitatea din Montpellier), a decis să utilizeze o metodă alternativă, cunoscută sub numele de metoda ADN origami.

Metoda ADN origami

Metoda ADN origami permite autoasamblarea nanostructurilor tridimensionale într-o formă predefinită, utilizând molecula de ADN ca material de construcție. Tehnica a fost responsabilă pentru avansuri majore în domeniul nanotehnologiei.

Echipa a utilizat metoda pentru a proiecta un “nano-robot” care constă în trei structuri ADN origami. Acesta este compatibil cu dimensiunea unei celule umane și, pentru prima dată, face posibilă aplicarea și controlul unei forțe cu o rezoluție de 1 piconewton, care este o trilionime dintr-un Newton. Un Newton poate fi comparat cu forța unui deget care apasă pe un stilou.

Noua dezvoltare reprezintă prima dată când un obiect autoasamblat și creat de om, pe baza ADN, poate aplica o forță cu acest nivel de precizie.

Echipa a cuplat robotul cu o moleculă care recunoaște un mecanoreceptor, ceea ce a făcut posibilă direcționarea robotului către unele dintre celulele noastre. Ei au putut, de asemenea, să aplice forțe specifice asupra mecanoreceptorilor țintă localizați pe suprafața celulelor, pentru a-i activa.

Instrumentul ar putea fi foarte valoros pentru cercetarea de bază. Acesta poate ajuta experții să înțeleagă mai bine mecanismele moleculare implicate în sensibilitatea mecanică celulară, precum și să conducă la descoperirea de noi receptori celulari sensibili la forțe mecanice.

“Proiectarea unui robot care permite aplicarea forțelor de piconewton în vitro și în vivo răspunde unei cereri crescânde în comunitatea științifică și reprezintă un avans tehnologic major. Cu toate acestea, biocompatibilitatea robotului poate fi considerată atât un avantaj pentru aplicațiile in vivo, cât și o slăbiciune, cu sensibilitate la enzime care pot degrada ADN. Prin urmare, următorul nostru pas va fi să studiem cum putem modifica suprafața robotului, astfel încât să fie mai puțin sensibil la acțiunea enzimelor. De asemenea, vom încerca să găsim alte moduri de activare a robotului nostru, utilizând, de exemplu, un câmp magnetic”, spune Bellot.