Film “Interkosmos” czy serial “Było sobie życie” w dość klarowny sposób przedstawiają wizję świata, w którym to zminiaturyzowane maszyny badają człowieka od środka. Taki właśnie jest nadrzędny cel rozwoju nanotechnologii w medycynie, która pewnego dnia może pozwolić na wyleczenie chorób dzisiaj uznawanych za śmiertelne. Na ten moment to wciąż jednak pomysł rodem z science fiction.
Czytaj też: Naukowcy stworzyli samoreplikujące się roboty z żywych komórek. „To programowalny, żywy organizm”
Naukowcy z Inserm, CNRS i Université de Montpellier pracują nad stworzeniem takich nanomaszyn, które byłyby cenne zarówno do celów diagnostycznych, jak i terapeutycznych. Ich koncepcja została opisana w Nature Communications.
Mikrokosmos
Nie od dzisiaj wiadomo, że nasze komórki są podatne na działanie sił mechanicznych, które uruchamiają sygnały chemiczne istotne dla wielu procesów biologicznych. Tak jest choćby z uczuciem dotyku uwarunkowanym działaniem sił mechanicznych na specyficzne receptory komórkowe (odkrycie to zostało nagrodzone Nagrodą Nobla) – mechanoreceptory. Nie służą one jednak tylko do odbioru zmysłu dotyku, ale mają znaczenie w zwężaniu naczyń krwionośnych, percepcji bólu czy wykrywaniu fal dźwiękowych. Zaburzenia w działaniu mechanoreceptorów pojawiają się w wielu chorobach, także nowotworowych.
Wciąż niewiele wiemy na temat molekularnych mechanizmów zaangażowanych w procesy mechanorecepcji. Dostępnych jest kilka technologii, które są jednak kosztowne i nie pozwalają na badanie wielu receptorów komórkowych jednocześnie, więc ich użycie jest czasochłonne.
Zespół naukowców kierowany przez Gaëtana Bellota z Inserm postanowił wykorzystać metodę origami DNA, która umożliwia samodzielne składanie trójwymiarowych nanostruktur we wstępnie zdefiniowanej formie, wykorzystując DNA jako bazę. W ciągu ostatniej dekady technika ta pozwoliła na znaczne postępy w rozwoju nanotechnologii.
Uczeni stworzyli nanobota złożonego z trzech struktur origami DNA, zgodnych z rozmiarami ludzkich komórek. Możliwe było dzięki niemu kontrolowanie siły o wartości 1 pikoniutona, czyli jednej bilionowej części niutona. 1 niuton to siła potrzebna do utrzymania w ręku standardowej tabliczki czekolady. To pierwszy w historii przypadek, gdy robot stworzony przez człowieka może podziałać taką siłą.
Czytaj też: Trąba słonia inna, niż nam się wydawało. W jej skórze znaleźli coś, co zrewolucjonizuje robotykę
Stworzenie nanobota było możliwe, dzięki połączeniu go z cząsteczką rozpoznającą mechanoreceptor. Do czego może się przydać? Do wielu badań podstawowych, a także odkrycie nowych rodzajów mechanoreceptorów.
Gaëtan Bellot wyjaśnia:
Projekt robota umożliwiającego aplikację in vitro i in vivo pikoniutonowych sił odpowiada na rosnące zapotrzebowanie w środowisku naukowym i stanowi duży postęp technologiczny. Jednakże biokompatybilność robota może być uznana zarówno za zaletę dla zastosowań in vivo, ale może również stanowić słabość przy wrażliwości na enzymy mogące degradować DNA. Naszym kolejnym krokiem będzie więc zbadanie, jak możemy zmodyfikować powierzchnię robota, aby był mniej wrażliwy na działanie enzymów. Spróbujemy też znaleźć inne tryby aktywacji naszego robota wykorzystując np. pole magnetyczne.