Ученые собрали из ДНК робота, доставляющего лекарства к клеткам
Вт, 10 Апр 2012
692
Ученые собрали из ДНК робота, доставляющего лекарства к клеткам

Американские биологи собрали первого в мире медицинского наноробота, который умеет распознавать определенные клетки и доставлять к ним молекулы лекарства, а также собирать различный «мусор» или нужные молекулы на пути к адресату, говорится в статье, опубликованной в журнале Science. Шон Дуглас (Shawn Douglas) и его коллеги из Гарвардской медицинской школы в Бостоне (США) использовали технику сборки сложных ДНК-конструкций, которые в научном сообществе известны под собирательным названием «ДНК-оригами».

В этой методике основой для любых деталей био-«машин» служит длинная одинарная цепочка ДНК, которая сплетается в нужный трехмерный предмет при помощи коротких «шпилек» из нескольких нуклеотидов — кирпичиков ДНК.

Плетение био-оригами

В 2009 году Дуглас разработал специальную компьютерную программу, которую он назвал nanoCAD (система автоматизированного проектирования для наноустройств из ДНК — ред.). Эта система позволяет создавать произвольные устройства из ДНК-«оригами» в виртуальной лаборатории и использовать полученные «чертежи» для сборки настоящих устройств.

Авторы статьи использовали ее для проектировки медицинского наноробота. Такое устройство представляет собой небольшую «бочку» из переплетенной нити ДНК. Верхняя и нижняя крышки «бочки» закрыты двумя парами специальных замков — биотранзисторами, ключами к которым могут быть антигены, особые условия окружающей среды или другие факторы. При их открытии робот выворачивается «наизнанку» и выбрасывает вещества, которые были спрятаны внутри емкости.

Для проверки работы своего изобретения ученые собрали несколько разновидностей нанороботов, которые содержали в себе микроскопические частицы золота или фрагменты различных антител. Затем ученые просветили пробирку с небольшим количеством роботов при помощи электронного микроскопа и оценили, сколько из них раскрылось преждевременно.

Оказалось, что первоначальная система «замков» была не слишком надежной — половина ДНК-роботов развалилась на части без соответствующего сигнала. Для решения этой проблемы Дуглас и его коллеги добавили два дополнительных элемента — «скобки» из коротких цепочек ДНК, скреплявшие половинки «бочки» изнутри. Это повысило устойчивость нанороботов практически в два раза — теперь около 97% емкостей оставались закрытыми.

Сервис по доставке наногрузов

Убедившись в надежности конструкции, исследователи испытали своих роботов в деле. Биологи настроили их таким образом, что те раскрывались в присутствии лейкоцитов и других иммунных клеток человека и помечали их при помощи светящихся красок. Затем ученые вырастили несколько колоний иммунных клеток, белки и другие молекулы на поверхности которых выступали в качестве «ключей», открывавших «грузовой отсек» нанороботов.

Как и ожидали биологи, культуры лейкоцитов без «ключей» практически не светились, так как наноботы не могли раскрыться и присоединить молекулы краски к оболочкам клеток. В колониях иммунных клеток, где «ключи» подходили под «замочные скважины» на теле робота, свечение было гораздо интенсивнее.

По словам Дугласа и его коллег, их роботы находили и присоединялись только к «нужному» типу клеток даже в том случае, если ученые смешивали несколько линий лейкоцитов из своего арсенала. Кроме того, биологам удалось использовать их изобретение и для решения двух задач сразу — сбора молекул определенного белка и их доставки к клетке-«адресату». Авторы статьи полагают, что их роботы могут послужить прототипом для разработки крайне избирательных лекарственных средств, которые будут исполнять сразу несколько функций внутри организма.

 

Рекомендуемые новости

Новости

Последние
Последние Топ за неделю Топ за месяц Топ за все время
Архив Новостей