Мініатюрний робот, повністю виготовлений з ДНК

Мініатюрний робот був повністю виготовлений з ДНК вченими з Inserm, CNRS та Université de Montpellier у Центрі структурної біології в Монпельє. Нано-робот може привести до більш детального вивчення механічних сил, що прикладені на мікроскопічному рівні, які важливі для різних біологічних та патологічних процесів.

Дослідження було опубліковано в Nature Communications.

Чутливість клітин до механічних сил

Наші клітини піддаються механічним силам, що прикладені на мікроскопічному рівні, і ці сили викликають біологічні сигнали, які важливі для багатьох клітинних процесів, відповідальних за нормальну функцію нашого організму або розвиток певних захворювань.

Дисфункція чутливості клітин до механічних сил бере участь у різних захворюваннях, де пошкоджені клітини мігрують всередині організму, оточуючи та адаптуючись до механічних властивостей їхнього мікрооточення. Ця адаптація можлива лише тому, що конкретні сили виявляються механорецепторами, які передають інформацію до цитоскелету клітини.

Наше поточне знання молекулярних механізмів, залучених до чутливості клітин до механічних сил, дуже обмежене, тому команда дослідників під керівництвом дослідника Inserm Гаетана Белло у Центрі структурної біології (Inserm/CNRS/Université de Montpellier) вирішила використовувати альтернативний метод, відомий як метод ДНК-орігамі.

Метод ДНК-орігамі

Метод ДНК-орігамі дозволяє самозбірку 3D-наноструктур у попередньо визначеній формі за допомогою молекули ДНК як будівельного матеріалу. Ця техніка була відповідальною за значний прогрес у галузі нанотехнологій.

Команда використала цей метод для розробки “нано-робота”, який складається з трьох структур ДНК-орігамі. Він сумісний з розміром людської клітини, і вперше він дозволяє застосовувати та контролювати силу з роздільністю 1 піконьютона, що становить одну трильйонну частину ньютона. Одну ньютону можна порівняти з силою пальця, який натискає на ручку.

Ця нова розробка є першою випадком, коли створений людиною та самозбірний об’єкт на основі ДНК може застосовувати силу з таким рівнем точності.

Команда поєднала робот з молекулою, яка визнає механорецептор, що дозволило спрямувати робота до деяких наших клітин. Вони також могли застосовувати сили до цільових механорецепторів, локалізованих на поверхні клітин, щоб активувати їх.

Цей інструмент може бути дуже цінним для базових досліджень. Він може допомогти експертам краще зрозуміти молекулярні механізми, залучені до чутливості клітин до механічних сил, а також привести до відкриття нових клітинних рецепторів, чутливих до механічних сил.

“Розробка робота, який дозволяє застосовувати сили на рівні піконьютонів в умовах in vitro та in vivo, відповідає зростаючому попиту наукової спільноти та представляє суттєвий технологічний прорив. Однак біосумісність робота може бути розглянута як перевага для застосувань in vivo, але також може представляти слабкість із чутливістю до дії ферментів, які можуть розщеплювати ДНК. Тому наш наступний крок буде полягати у вивченні того, як ми можемо модифікувати поверхню робота, щоб він був менш чутливим до дії ферментів. Ми також спробуємо знайти інші способи активації нашого робота, наприклад, за допомогою магнітного поля”, каже Белло.