Malý robot vyrobený výlučne z DNA

Malý robot bol skonštruovaný výlučne z DNA vedcami z Inserm, CNRS a Université de Montpellier v Centre štrukturálnej biológie v Montpellier. Nanorobot by mohol viesť k bližšiemu štúdiu mechanických síl aplikovaných na mikroskopických úrovniach, ktoré sú dôležité pre rôzne biologické a patologické procesy. 

Štúdia bola uverejnená v roku 2006 Nature Communications. 

Bunková mechanosenzitivita 

Naše bunky čelia mechanickým silám, ktoré pôsobia v mikroskopickom meradle, a tieto sily spúšťajú biologické signály, ktoré sú nevyhnutné pre mnohé bunkové procesy zodpovedné za normálne fungovanie nášho tela alebo za rozvoj niektorých chorôb. 

Dysfunkcia bunkovej mechanosenzitivity sa podieľa na rôznych ochoreniach, pri ktorých postihnuté bunky migrujú v tele tak, že obklopujú a prispôsobujú sa mechanickým vlastnostiam svojho mikroprostredia. Toto prispôsobenie je možné len preto, že špecifické sily sú detekované mechanoreceptormi, ktoré prenášajú informácie do bunkového cytoskeletu. 

Naše súčasné poznatky o molekulárnych mechanizmoch zapojených do bunkovej mechanosenzitivity sú veľmi obmedzené, preto sa výskumný tím vedený výskumníkom Inserm Gaëtanom Bellotom z Centra štrukturálnej biológie (Inserm/CNRS/Université de Montpellier) rozhodol použiť alternatívnu metódu označovanú ako DNA. metóda origami. 

DNA Origami metóda 

Metóda DNA origami umožňuje samozostavenie 3D nanoštruktúr vo vopred definovanej forme pomocou molekuly DNA ako konštrukčného materiálu. Táto technika bola zodpovedná za veľký pokrok v oblasti nanotechnológií. 

Tím použil túto metódu na navrhnutie „nanorobota“, ktorý pozostáva z troch origami štruktúr DNA. Je kompatibilný s veľkosťou ľudskej bunky a po prvýkrát umožňuje aplikovať a ovládať silu s rozlíšením 1 pikonewton, čo je jedna bilióntina Newtonu. Jeden Newton možno prirovnať k sile kliknutia prsta na pero. 

Nový vývoj je prvým prípadom, kedy človekom vyrobený a samostatne zostavený objekt založený na DNA môže použiť silu s takouto presnosťou. 

Tím spojil robota s molekulou, ktorá rozpoznáva mechanoreceptor, čo umožnilo nasmerovať robota na niektoré z našich buniek. Mohli by tiež špecificky aplikovať sily na cielené mechanoreceptory lokalizované na povrchu buniek, aby ich aktivovali. 

Tento nástroj by sa mohol ukázať ako veľmi cenný pre základný výskum. Môže pomôcť odborníkom lepšie pochopiť molekulárne mechanizmy zapojené do bunkovej mechanosenzitivity a tiež viesť k objavu nových bunkových receptorov citlivých na mechanické sily. 

„Návrh robota, ktorý umožňuje in vitro a in vivo aplikáciu pikonewtonových síl, spĺňa rastúci dopyt vo vedeckej komunite a predstavuje významný technologický pokrok. Biokompatibilitu robota však možno považovať za výhodu pre aplikácie in vivo, ale môže predstavovať aj slabinu s citlivosťou na enzýmy, ktoré môžu degradovať DNA. Naším ďalším krokom teda bude študovať, ako môžeme upraviť povrch robota tak, aby bol menej citlivý na pôsobenie enzýmov. Pokúsime sa nájsť aj iné spôsoby aktivácie nášho robota napríklad pomocou magnetického poľa,“ hovorí Bellot.