انقلاب در عملکرد سلول های مصنوعی با نانوربات های DNA
شکل و ساختار سلول نقش مهمی در عملکرد زیستی دارد؛ این اصل که “شکل تابع عملکرد است” در طراحی مدرن و معماری نیز کاربرد دارد. انتقال این اصل به سلول های مصنوعی یکی از چالش های زیست شناسی مصنوعی است. پیشرفت های فناوری نانوی DNA راه حل های امیدوارکننده ای ارائه داده است که امکان ایجاد کانال های انتقالی جدید و بزرگ را فراهم می کند؛ کانال هایی که قادرند پروتئین های درمانی را از غشای سلولی عبور دهند.
به گزارش فیزیکس او آر جی در این زمینه لورا نا لیو مدیر مؤسسه فیزیک دوم دانشگاه اشتوتگارت و محقق مؤسسه ماکس پلانک برای تحقیقات در حالت جامد ابزاری نوآورانه برای کنترل شکل و نفوذپذیری غشا های لیپیدی در سلول های مصنوعی توسعه داده است. این غشا ها که از لایه های دوتایی لیپیدی ساخته شده اند مدل های ساده ای از غشا های زیستی هستند که برای مطالعه پویایی غشاها تعاملات پروتئینی و رفتار لیپید ها کاربرد دارند.
این پژوهش در نشریه Nature Materials منتشر شده است.
یک گام مهم در کاربرد فناوری نانوی DNA
این ابزار جدید می تواند راه را برای ایجاد سلول های مصنوعی کارآمد باز کند. تحقیقات لورا نا لیو و تیم او در تلاش است تأثیر قابل توجهی بر توسعه درمان های نوین بگذارد. آنها توانسته اند با استفاده از نانوربات های DNA وابسته به سیگنال تعاملات برنامه ریزی شده ای با سلول های مصنوعی ایجاد کنند.
لیو این دستاورد را یک نقطه عطف در استفاده از فناوری نانوی DNA برای تنظیم رفتار سلولی می داند.
کانال های انتقال جدید برای پروتئین ها و آنزیم ها
تیم تحقیقاتی با ساختار های ساده ای به نام وزیکول های تک لایه ای غول پیکر (GUVs) کار کردند که مشابه سلول های زنده هستند. آنها توانستند با استفاده از نانوربات های DNA شکل و عملکرد این سلول های مصنوعی را تغییر دهند.
فناوری نانوی DNA که یکی از حوزه های اصلی تحقیقات لیو است شامل ساختار های DNA اوریگامی است؛ رشته های DNA که با استفاده از توالی های کوتاه تر و طراحی شده به طور دقیق تا شده اند. تیم او از این ساختار ها به عنوان نانوربات های قابل تغییر استفاده کرد که قادر به تغییر شکل و تأثیرگذاری بر محیط خود در مقیاس میکرومتر هستند.
نتایج نشان داد که تغییر شکل این نانوربات ها می تواند با تغییر شکل GUV ها و ایجاد کانال های مصنوعی در غشا های مدل GUV همراه باشد. این کانال ها امکان عبور مولکول های بزرگ را فراهم کرده و در صورت نیاز دوباره بسته می شوند.
امکان طراحی ساختار های مصنوعی برای محیط های زیستی
به گفته استفان نوسبرگر یکی از نویسندگان این پژوهش این سیستم می تواند برای طراحی شکل و پیکربندی GUV ها به منظور ایجاد کانال های انتقالی در غشا ها استفاده شود. وی افزود که این مکانیسم در سلول های زنده معادل زیستی مستقیمی ندارد.
درک مکانیسم بیماری ها و بهبود درمان ها
سیستم کانال های میان غشایی ایجادشده توسط نانوربات های DNA امکان عبور مؤثر برخی مولکول ها و مواد را به داخل سلول ها فراهم می کند. این کانال ها قابل برنامه ریزی هستند و در صورت لزوم بسته می شوند.
این سیستم می تواند در سلول های زنده برای انتقال پروتئین ها یا آنزیم های درمانی به اهداف داخل سلولی مورد استفاده قرار گیرد و بدین ترتیب روش های جدیدی برای دارورسانی و مداخلات درمانی ارائه می دهد.
هاو یان یکی دیگر از نویسندگان این پژوهش اظهار داشت: «رویکرد ما امکانات جدیدی برای تقلید رفتار سلول های زنده باز می کند و این پیشرفت می تواند برای استراتژی های درمانی آینده بسیار مهم باشد.»
انتهای پیام/