Исследователи из Франции разработали инновационного «наноробота» полностью из молекул ДНК. Он поможет тщательнее изучить на микроскопическом уровне механизмы, которые имеют решающее значение для многих биологических и патологических процессов, сообщает пресс-служба Национального института здравоохранения и медицинских исследований Франции.
Схематическое изображение «наноробота» на основе ДНК
© A. Mills et al./ Nature Communications, 2022
Наши клетки подвергаются механическим воздействиям в микроскопическом масштабе, запуская биологические сигналы, необходимые для многих клеточных процессов. Одни из них играют роль в нормальном функционировании нашего организма, другие – в развитии заболеваний.
Например, мы что-то можем осязать отчасти благодаря тому, что специфические клеточные рецепторы чувствуют механическое воздействие (в 2021 году, кстати, за открытие рецепторов, которые реагируют на температуру и прикосновения, присудили Нобелевскую премию по физиологии и медицине). Помимо осязания, эти чувствительные к механическим воздействиям рецепторы – механорецепторы – позволяют регулировать другие ключевые биологические процессы: например, сужение кровеносных сосудов, восприятие боли, дыхание или даже обнаружение звуковых волн.
Нарушение клеточной механочувствительности связано со многими заболеваниями — даже с раком. Раковые клетки мигрируют внутри организма, постоянно приспосабливаясь к механическим свойствам своего микроокружения. Такая адаптация возможна только благодаря тому, что механорецепторы реагируют на это окружение – и передают информацию цитоскелету клетки.
Чтобы изучить подобные механизмы , ученые решили создать нанороботов с помощью метода «ДНК-оригами». Этот метод позволяет трехмерным наноструктурам самостоятельно собираться в заданную форму. В качестве строительного материала – молекулы ДНК. За последние десять лет этот метод позволил добиться значительных успехов в области нанотехнологий.
Технология позволила исследователям разработать нанобота, состоящего из трех структур ДНК-оригами. Размером он с человеческую клетку, что впервые позволяет применять и контролировать силу с разрешением в один пиконьютон, а именно в одну триллионную часть ньютона (один ньютон соответствует силе щелчка пальцем по ручке).
Команда соединила бота с молекулой, распознающей механорецептор. Таким образом, она смогла направить робота на некоторые наши клетки и специально приложить силы к механорецепторам-мишеням, расположенным на поверхности клеток, чтобы активировать их.
Такой инструмент полезен для фундаментальных исследований: его можно использовать для изучения молекулярных механизмов, участвующих в клеточной механочувствительности. С его помощью также возможно открыть новые клеточные рецепторы, чувствительные к механическим воздействиям. Благодаря роботу ученые также смогут более точно изучить, в какой момент при приложении силы на клеточном уровне активируются ключевые сигнальные пути многих биологических и патологических процессов.
Статья опубликована в журнале Nature Communications
Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
