211service.com
Statinių audimas iš DNR
Pasak a., geri dalykai tikrai būna mažose pakuotėse mokinių grupė Harvardo universitete. Jie sukonstravo mažytį, maždaug 30 nanometrų skersmens, talpyklą, pagamintą tik iš DNR, kurią vieną dieną būtų galima panaudoti vaistams arba genų ar baltymų terapijoms pristatyti į konkrečius kūno audinius.
Harvardo studentai sukūrė DNR seką, kuri susilanksto į mažą tuščiavidurį konteinerį.
Žinome, kad DNR yra labai stabili statybinė medžiaga, sako Valerie Hoi-Ting Lau, viena iš projekte dalyvavusių studentų. Dabar mes stengiamės pasinaudoti tuo, kad jis programuojamas. Lau ir kiti pristatė savo statinę Tarptautinės genetiškai modifikuotos mašinos konkurse MIT anksčiau šį mėnesį (žr. keistus bakterijų kūrinius).
Multimedija
SKAIDRĖS: Pamatykite statinę
Pastaraisiais metais DNR architektūros pasaulis smarkiai išaugo – mokslininkai kuria dvimačius veidukus ir sudėtingus žemėlapius, taip pat trimačius aštuonkampius. Cheminės medžiagos, sudarančios ilgas, vingiuotas DNR molekules, jungiasi pagal nuspėjamą taisyklių rinkinį, todėl galima sukurti DNR sekas, kurios susiformuos į įvairias formas.
Nors anksčiau DNR architektūrai kurti ir konstruoti prireikė metų, anksčiau šiais metais sukurtas metodas yra gana paprastas būdas užprogramuoti DNR į konkrečias formas (žr. „Pasidaryk pats Nanotech“). Viena ilga DNR grandinė yra nusėta trumpesniais specialiai sukurtų DNR sekų fragmentais, kurie veikia kaip cheminis kabės ekvivalentas. Kiekvienas fragmentas prisijungs tik prie konkrečios DNR molekulės vietos. Strategiškai įdėjus šias kabes išilgai DNR grandinės, molekulė gali savaime susiburti į skirtingas formas.
Pritaikius šį metodą trimatėms struktūroms kurti, studentai ir jų patarėjas Viljamas Šihas Harvardo mokslininkas, buvęs DNR architektūros lyderis, sukūrė DNR seką, kuri susilanksto į mažą tuščiavidurį konteinerį. Galutinę struktūrą, kuri yra atviros statinės formos, sudaro viena DNR molekulė, kuri zigzagais juda pirmyn ir atgal, kad susidarytų klostuotas lapas. Lakštas užprogramuotas taip, kad lenktųsi aplink save, sudarydamas dvigubą cilindrą. (Spustelėkite čia norėdami pamatyti statinės nuotraukas.)
Tai tikrai buvo proveržis, sako Shih. Ankstesnių DNR talpyklų, tokių kaip aštuonkampiai, sienose buvo didelės skylės, tačiau mokslininkai mano, kad šios struktūros sienelės yra gana tvirtos, teoriškai leidžiančios statinėje saugiai apglėbti nanodydžio lobius.
Be to, kai kurioms DNR struktūroms būdingas lankstumas, dėl kurio trimatės formos žlunga. Tačiau pastatymo metodas, naudojamas statinei sukurti – DNR spiralių serija sujungiama į klostuotą lakšto struktūrą – atrodo, kad suteikia naujų jėgų. Įtariu, kad Shih 3D struktūrų kūrimo stilius pasirodys ypač griežtas, sako Paulius Rothmundas , mokslininkas iš Kalifornijos technologijos instituto Pasadenoje, Kalifornijoje, sukūręs metodą, kuriuo grindžiamas projektas.
Rothmundas priduria, kad vienas iš sudėtingiausių DNR architektūros aspektų yra patvirtinimas, kad baigta struktūra įgauna originalaus dizaino formą. Harvardo studentai nufotografavo savo DNR statinę naudodami elektroninį mikroskopą, o tai rodo, kad jis yra tinkamo dydžio ir formos. Jie taip pat atliko preliminarius bandymus, kad nustatytų, ar statinė tikrai gali apsaugoti savo krovinį nuo išorinės aplinkos. Žinoma, jie nustatė, kad statinės viduje esanti cheminė medžiaga yra veiksmingai apsaugota nuo kitos cheminės medžiagos, kuri paprastai su ja jungiasi.
Jei studentai galės pradėti dirbti su savo kūriniu, jie įveiks vieną iš išliekančių problemų, susijusių su DNR dizainu: suras praktinį pritaikymą mažoms struktūroms. Jei... jie gali pagaminti konteinerius vaistams pristatyti, tai parodys, kad DNR kaip technologinės medžiagos panaudojimas tikrai naudingas! sako Rothemundas.
Galiausiai studentai tikisi sukurti konteinerį, kuriame būtų galima gabenti bet kokio tipo vaistus ir kuris būtų molekuliškai nukreiptas į tam tikrų tipų ląsteles. Naujesnius gydymo būdus, pavyzdžiui, pagrįstus genais ar baltymais, dažnai sunku pristatyti ir juos reikia nukreipti į tam tikrus audinius. Kai kurie turi būti sušvirkšti arba, kai kuriais eksperimentiniais atvejais, suleidžiami tiesiai į smegenis. Studentai jau ieško būdų, kaip statines papuošti skirtingomis molekulėmis, kurios jungiasi tik su tam tikromis ląstelėmis ar baltymais.
Nors darbai dar tik labai ankstyvoje fazėje, Shih labai svajoja apie tai, kas gali nutikti ateityje. Tai įdomu ilgalaikėje perspektyvoje, nes mes labai daug kontroliuojame šių objektų formas, sako jis. Žmonės sukūrė DNR molekules, kurios veikia kaip kompiuteriai, todėl galite turėti vaistų pristatymo įrenginį su integruotu kompiuteriu, kuris atlieka primityvius skaičiavimus ir priima sprendimus, kada ir kur išleisti vaistą. Žinoma, Shihas sako, kad dar reikia daug nuveikti.