Наноустройства на основе ДНК для молекулярной медицины

Исследователи из Университета Аалто опубликовали статью в журнале Trends in Biotechnology. В ней обсуждается, как молекулы ДНК можно собирать в сложные наноструктуры заданной формы и как эти структуры могут применяться в терапии и бионанотехнологиях. В обзоре описаны превосходные свойства ДНК-наноструктур, которые позволяют создавать эффективные биологические ДНК-наномашины. Эти структуры открывают новые возможности в молекулярной медицине, например, для борьбы с раком. Специально созданные ДНК-структуры могут находить целевые клетки и высвобождать в них свой молекулярный груз (лекарства или антитела).

"Сегодня программное обеспечение и методы для проектирования и моделирования ДНК-наноструктур чрезвычайно мощные и удобные, поэтому исследователи могут легко создавать свои собственные ДНК-объекты для различных целей. Большой прорыв в области структурной ДНК-нанотехнологии произошел в 2006 году, когда Пол Ротемунд представил метод 'ДНК-оригами'. Этот метод — отправная точка практически для всех других доступных сегодня подходов к проектированию", — описывает Вейкко Линко, постдокторант Академии Финляндии из группы Biohybrid Materials.

Универсальные ДНК-наноструктуры

Важнейшая особенность наноструктур на основе ДНК — их модульность. Их можно создавать с нанометровой точностью, и, что самое главное, к ним с таким же разрешением можно прикреплять другие молекулы: РНК, белки, пептиды и лекарства. Такая высокая точность может использоваться для создания наноразмерных оптических устройств, молекулярных платформ и штрихкодов для различных методов визуализации и аналитики. Кроме того, исследователи из Университета Аалто и Университета Йювяскюля недавно показали, как ДНК-оригами можно использовать для эффективного создания металлических наночастиц заданной формы, которые могут применяться в различных областях материаловедения.

В молекулярной медицине крошечные устройства на основе ДНК можно использовать не только для обнаружения отдельных молекул, но и для модуляции клеточной сигнализации. В будущем высокоразвитые ДНК-роботы могут даже применяться для создания искусственных иммунных систем. Система на основе настроенных ДНК-устройств могла бы помочь избежать ненужного медикаментозного лечения, поскольку запрограммированные ДНК-нанороботы могли бы обнаруживать различные агенты в кровотоке и немедленно начинать борьбу с болезнью.

Инновационный подход к созданию наноматериалов

Исследовательская группа под руководством профессора Маури Костиайнена активно работает с ДНК-наноструктурами и недавно опубликовала две статьи о применении ДНК в биотехнологии и молекулярной медицине. Ученые покрыли ДНК-наноструктуры капсидными белками вируса, чтобы значительно улучшить их доставку в клетки человека; это может найти применение, например, для усиленной доставки лекарств. Кроме того, группа разработала модульный ферментативный нанореактор на основе ДНК, который можно использовать в диагностике на молекулярном уровне.