"dna origami" robots target cancerceller



Ved hjælp af en teknik kaldet "DNA origami" har amerikanske forskere lavet programmerbare molekyletransporterende nanoroboter, der kan finde ud af bestemte cellemål og levere specifikke instruktioner til dem at følge. Et eksempel på en sådan anvendelse kunne være at fortælle kræftceller at ødelægge sig selv. Forskerne skriver om deres resultater i fredags online udgave af Videnskab .

De programmerbare nanoroboter bærer ladninger af molekyler, der frigives, når aptamerer (peptidmolekyler der binder til et specifikt mål) i deres struktur binder til specifikke proteiner på overfladen af ​​målrettede celler.

Forskere ved Wyss Institut for Biologisk Inspireret Engineering ved Harvard University modellerede teknologien på immunsystemets hvide blodlegemer, der patruljerer blodbanen og søger tegn på problemer. De håber en dag vil det blive brugt til at programmere immunresponser til behandling af sygdomme.

DNA origami-metoden er en, der folder tråde af DNA i komplekse tredimensionale former.

Denne seneste undersøgelse betragtes som et gennembrud, fordi det bringer nylige fremskridt i DNA origami, der har været banebrydende i forskningscentre rundt om i verden, ikke kun ved Wyss Institute, for at forsøge at imødegå udfordringen om at dræbe kræftceller i et meget selektivt vej.

Første forfatter Dr Shawn Douglas, en Wyss Technology Development Fellow, da han arbejdede på studiet, og kolleger, udtænkte deres nanoserede robot i form af en åben tønde lavet af to halvdele forbundet med et hængsel. (Douglas er nu assisterende professor i Det Biovidenskabelige Fakultet og Nano-Center ved Bar-Ilan Universitet i Israel).

De to halvdele holdes lukket af specielle DNA-låse, som svarer til bestemte mål ved at lade de to halvdele svinge åbne og udsætte deres nyttelast.

De mål, som låserne reagerer på, er bestemte kombinationer af celleoverfladeproteiner: for eksempel kan disse være sygdomsmarkører.

DNA-tønderen kan indeholde forskellige nyttelaster. Eksempler er molekyler med specifikke instruktioner, som receptorer på celleoverflader reagerer på, hvilket får dem til at ændre de signaler, de sender til cellerne.

Forskerne demonstrerede teknologien på celler fra to typer kræft: leukæmi og lymfom. Meddelelsen kodet i nyttelasten var at aktivere cellernes selvmordsafbryder. Dette udløser en standardfunktion af alle celler, kaldet apoptose, som gør det muligt at eliminere aldring eller abnormale celler.

Leukæmi og lymfomceller taler ikke det samme sprog, så selvmordsudløsningsanvisningerne skulle kodes i forskellige antistofkombinationer.

Seniorforfatter Dr George Church, en Wyss kernefakultet medlem og professor i genetik på Harvard Medical School, fortalte pressen:

"Vi kan endelig integrere sensoriske og logiske databehandlingsfunktioner via komplekse, men forudsigelige, nanostrukturer - nogle af de første hybrider af strukturelle DNA, antistoffer, aptamerer og metal atomklynger - rettet mod brugbar og meget specifik målretning mod humane kræftformer og T- celler ".

Teknologiens alsidighed emulerer det for hvide blodlegemer, der har evnen til at mærke en lang række celleforstyrrelsessignaler, binde til cellerne og derefter overføre de relevante selvdestruktionsinstruktioner på sproget for den pågældende celletype.

DNA nanorobot bruger modulære komponenter for at opnå et ensartet udvalg af alsidighed: forskellige hængsler, forskellige molekylære nyttelast. Disse kan slås ind og ud af det underliggende "chassis", snarere som at bytte forskellige motorer og dæk ind og ud af biler.

Et sådant system bør have potentialet til at behandle en række sygdomme. DNA nanoteknologi er almindeligt anerkendt som en potentiel måde at levere lægemidler og molekylære signaler på: Et andet plus er, at det er biologisk nedbrydeligt.

Men der er store udfordringer i, hvordan man programmerer denne lille maskine, skal du ikke huske, hvordan man laver den rigtige struktur, så få den til at åbne og lukke, så genåbne, indsætte, bære og levere nyttelasten.

Undersøgelsen repræsenterer et stort fremskridt i at imødegå disse udfordringer, fordi tre nye elementer er blevet kombineret for første gang. En af disse skyldes, at DNA-tønderen ikke har låg, idet nyttelastene kan indsættes fra siden i et trin: der er ikke behov for at åbne og derefter lukke tønderen.

Det andet nye element er, at dette system bruger låse, der reagerer på proteiner (ikke DNA eller RNA som andre systemer), som almindeligvis findes på celleoverflader. Og det tredje nye element er, at det bruger antistoffragmenter til at sende molekylære signaler, så ved at bruge forskellige kombinationer af disse, kan forskellige typer af immunresponser replikeres til at målrette mod specifikke sygdomme.

We Solve for X: Shawn Douglas on targeted therapeutics (Video Medicinsk Og Professionel 2024).

Afsnit Spørgsmål På Medicin: Medicinsk praksis