Как запрограммировать ДНК-роботов для взаимодействия с клеточными мембранами
Ученые определили, как лучше всего заставить ДНК взаимодействовать с мембранами в организме, открыв путь к созданию «мини-биологических компьютеров» в каплях для биосенсорики и мРНК-вакцин.
Исследование под совместным руководством доктора Мэттью Бейкера (UNSW) и доктора Шелли Уикхем (Сиднейский университет) опубликовано в Nucleic Acids Research.
Оно показало оптимальный способ проектирования и сборки ДНК-«наноструктур» для эффективного управления синтетическими липосомами — крошечными пузырьками, традиционно используемыми для доставки лекарств.
Модификация формы, пористости и реакционной способности липосом открывает более широкие возможности, например, создание малых молекулярных систем, которые чувствуют окружающую среду и по сигналу высвобождают груз (например, лекарство у цели).
Ключевые открытия:
- Исследователи выяснили, как создавать «маленькие блоки» из ДНК и как лучше всего метить их холестерином, чтобы они прилипали к липидам — основным компонентам клеточных мембран.
- Решены прежние проблемы: подобраны правильные буферные условия и оптимальный способ присоединения холестерина к ДНК для надежного и длительного связывания с мембраной.
- Показано, как создавать условия для надежного связывания ДНК-структур с липосомами и выполнения ими запрограммированных действий.
Потенциальные применения:
- Биосенсинг: Капли с такими системами, попадая в организм, могут записывать параметры локальной среды, обрабатывать их и выдавать «результат».
- Управляемая доставка: Новые способы удерживать липосомы и вскрывать их в нужный момент. Конструкция «снизу вверх» позволяет легко заменять компоненты.
- Создание нанопор: Разработана новая ДНК-нанотехнология для создания отверстий в мембранах по требованию, что имитирует базовый механизм межклеточной коммуникации и транспорта.
Эта работа расширяет возможности липосомальной нанотехнологии, получившей известность благодаря мРНК-вакцинам (Pfizer, Moderna). В перспективе ученые планируют создать управляемые светом ДНК-поры для разработки синтетических сетчаток.