Nanorobot z DNA pomůže lépe pochopit rakovinu
Věda a výzkum
Foto: Shutterstock

Nanorobot z DNA pomůže lépe pochopit rakovinu

Malý robot sestavený z DNA by měl umožnit bližší studium mechanických sil působících na okem neviditelné úrovni, které jsou klíčové pro řadu biologických a patologických procesů. Výzkum vědců z Centra strukturní biologie v Montpellier popisuje nová studie publikovaná v časopise Nature Communications. 

20.08.22

Lidské buňky jsou vystaveny mechanickým silám působícím v mikroskopickém měřítku. Ty spouštějí biologické signály nezbytné pro mnoho buněčných procesů podílejících se na normálním fungování těla nebo na vzniku nemocí. 

Například pocit doteku je částečně podmíněn působením mechanických sil na specifické buněčné receptory. Jejich objev byl letos oceněn Nobelovou cenou za fyziologii a lékařství. Kromě hmatu umožňují tyto receptory, citlivé na mechanické síly (takzvané mechanoreceptory), regulaci dalších klíčových biologických procesů. Těmi je například stahování cév, vnímání bolesti, dýchání nebo detekce zvukových vln v uchu. 

Dysfunkce této buněčné mechanosenzitivity se podílí na mnoha onemocněních – například na rakovině. Znalosti těchto molekulárních mechanismů podílejících se na mechanosenzitivitě buněk jsou ale v současné době stále velmi omezené. Ačkoliv pro zkoumání těchto mechanismů je již k dispozici několik technologií, mají řadu omezení. Zejména jsou velmi nákladné a neumožňují studovat několik buněčných receptorů najednou. Kvůli tomu je jejich použití časově velmi náročné. 

DNA origami 

S cílem navrhnout alternativu se tým vedený výzkumným pracovníkem francouzské výzkumné organizace při Centru strukturní biologie (Inserm/CNRS/Université de Montpellier) Gaëtanem Bellotem rozhodl použít takzvanou metodu „DNA origami“. Ta umožňuje samoskladbu 3D nanostruktur v předem definované podobě s využitím molekuly DNA jako stavebního materiálu. Za posledních deset let umožnila tato technika významný pokrok v oblasti nanotechnologií. 

To umožnilo výzkumníkům navrhnout robota složeného ze tří struktur DNA origami. Má nanometrické rozměry, které odpovídají velikosti lidské buňky. Díky tomu je vůbec poprvé možné aplikovat a ovládat sílu s rozlišením jednoho pikonewtonu, tedy jedné biliontiny newtonu – přičemž jeden newton odpovídá síle, kterou působí prst při kliknutí na pero. Je to poprvé, kdy lidmi vytvořený objekt na bázi DNA může působit silou s takovou přesností. 

Tým začal spojením robota s molekulou, která rozpoznává mechanoreceptor. To umožnilo nasměrovat robota k některým buňkám a specificky tak působit silou na cílené mechanoreceptory lokalizované na povrchu buněk tak, aby je aktivoval. 

Takový nástroj je pro základní výzkum velmi cenný. Bylo by ho totiž možné využít k lepšímu pochopení molekulárních mechanismů podílejících se na mechanosenzitivitě buněk a k objevení nových buněčných receptorů citlivých na mechanické síly. Díky technologii budou vědci také moci přesněji zkoumat, v jakém okamžiku se při působení síly aktivují klíčové signální dráhy pro mnoho biologických a patologických procesů na úrovni buněk. 

"Naším dalším krokem bude studium toho, jak můžeme upravit povrch robota, aby byl méně citlivý na působení enzymů. Pokusíme se také najít jiné způsoby aktivace našeho robota, například pomocí magnetického pole," říká Bellot.

 

ZDROJ

Související

Vědci díky nové technologii vrátili zrak čtrnácti slepým lidem

Článek zveřejněný v časopise Nature Biotechnology popisuje bioinženýrsky upravenou rohovku, která v první klinické studii vrátila zrak dvaceti lidem, z nichž čtrnáct bylo dříve slepých. Rohovka je nejsvrchnější vrstvou oka. Tato průhledná tkáň, podobná filmu, pokrývá duhovku a zornici. Zároveň...


Vědci obnovili krevní oběh prasete hodinu po jeho smrti

Podle autorů tyto poznatky mohou pomoci prodloužit životnost lidských orgánů během chirurgických zákroků a rozšířit dostupnost dárcovských orgánů. Mohly by také pomoci léčit orgány nebo tkáně poškozené ischemií (nedostatečným prokrvením) při infarktu nebo mrtvici. „Všechny buňky neodumírají...


Zombie pavouci! Vědci proměnili mrtvé pavouky v roboty

Pro novou studii inženýři upravili mrtvé pavouky tak, aby sloužili jako mechanická chapadla, která se mohou začlenit do přirozeného prostředí a zároveň zvedat nejrůznější předměty. Těmto zombie pavoukům pak říkají "nekroboti". Na rozdíl od tvrdých plastů, kovů a elektroniky, výzkumník Daniel...