Штутгарт университетінің ғалымдары «ДНҚ оригамиі» арқылы биологиялық мембраналардың құрылымы мен функциясын бақылауға қол жеткізді. Олар жасаған жүйе жасушаға үлкен терапевтік жүктемелерді тасымалдауды жеңілдетуі мүмкін. Бұл дәрі-дәрмектер мен басқа терапиялық әдістерді мақсатты түрде енгізуге жаңа жол ашады. Осылайша, синтетикалық биологияның құралдар жиынтығына өте құнды құрал қосылуы мүмкін, деп хвбарлайды Nature Materials журналында.
Жасушаның пішіні мен морфологиясы биологиялық функцияда маңызды рөл атқарады. Бұл қазіргі заманғы дизайн және архитектура салаларында кең таралған «пішін функцияға бағынады» принципіне сәйкес келеді. Осы принципті жасанды жасушаларға қолдану синтетикалық биологияда үлкен мәселе болып табылады. ДНҚ нанотехнологияларындағы жетістіктер бұл мәселені шешуде болашағы зор шешімдерді ұсынады. Олар жасуша мембраналары арқылы терапевтік белоктардың өтуін жеңілдету үшін жеткілікті үлкен жаңа тасымалдау арналарын жасауға мүмкіндік береді. Осы саланы зерттеп жүрген ғалымдар, соның ішінде Штутгарт университетінің 2-физика институтының директоры және Макс Планк қатты дене зерттеулері институтының (MPI-FKF) ғылыми қызметкері профессор Лаура На Лю, синтетикалық жасушалардағы липидті мембраналардың пішіні мен өтімділігін бақылауға арналған инновациялық құрал жасады. Бұл мембраналар су кеңістігін қоршайтын липидті қос қабаттардан тұрады және биологиялық мембраналардың жеңілдетілген үлгілері ретінде қызмет етеді. Олар мембраналық динамиканы, ақуыздық өзара әрекеттесуді және липидтердің мінез-құлқын зерттеу үшін пайдалы.
ДНҚ нанотехнологияларын қолданудағы жетістік
Бұл жаңа құрал функционалды синтетикалық жасушаларды жасауға жол ашуы мүмкін. Профессор Лаура На Людың ғылыми жұмысы зерттеулер мен жаңа емдеу әдістерін жасауда айтарлықтай ықпал етуге бағытталған. На Лю және оның командасы сигналға тәуелді ДНҚ-нанороботтарын синтетикалық жасушалармен бағдарламаланатын өзара әрекеттесуді қамтамасыз ету үшін қолдана алды. «Бұл жұмыс ДНҚ нанотехнологияларын жасуша мінез-құлқын реттеуде қолдануда маңызды жетістік болып табылады», – дейді На Лю. Команда жасушаның өлшемін имитациялайтын қарапайым құрылымдар – алып бір қабатты везикулалармен (GUV) жұмыс істейді. Зерттеушілер ДНҚ-нанороботтарын пайдалана отырып, осы синтетикалық жасушалардың пішіні мен функционалдығына әсер ете алды.
Белоктар мен ферменттер үшін жаңа тасымалдау арналарын жасау
ДНҚ нанотехнологиясы – Лаура На Людың негізгі зерттеу салаларының бірі. Ол ДНҚ-оригами құрылымдарының – арнайы жасалған қысқа ДНҚ тізбектері арқылы жиналатын ДНҚ жіптерінің маманы. На Людың командасы ДНҚ-оригами құрылымдарын микрометрлік ауқымда қоршаған ортаны өзгертетін, қайта құрастырылатын нанороботтар ретінде пайдаланды. Зерттеушілер бұл нанороботтардың трансформациясы GUV-де синтетикалық арналар құруға және деформацияға әкелетінін анықтады. Бұл арналар үлкен молекулалардың мембрана арқылы өтуіне мүмкіндік беріп, қажет болған жағдайда қайта жабыла алады.
Биологиялық ортаға арналған толығымен жасанды ДНҚ құрылымдары
«Бұл бізге нанороботтарды пайдаланып, мембранада тасымалдау арналарының пайда болуын қамтамасыз ету үшін GUV пішіні мен конфигурациясын жобалауға мүмкіндік береді», – дейді профессор Стефан Нуссбергер, зерттеу авторларының бірі.
«Қызығы, GUV-дегі ДНҚ нанороботтарының функционалды механизмі тірі жасушаларда тікелей биологиялық баламасы жоқ», – деп толықтырды Нуссбергер.
Ауру механизмдерін түсіну және емдеу әдістерін жетілдіру
Жаңа зерттеу осы бағыттағы маңызды қадам болып табылады. ДНҚ нанороботтары жасаған мембрана арналар жүйесі белгілі бір молекулалардың жасушаларға тиімді өтуін қамтамасыз етеді. Ең бастысы, бұл арналар үлкен және қажет болған жағдайда жабыла алады. Тірі жасушаларға қолданғанда, бұл жүйе терапевтік белоктар мен ферменттерді жасуша ішіндегі нысандарына жеткізуді жеңілдетуі мүмкін. Осылайша, дәрі-дәрмектер мен басқа терапиялық әдістерді енгізу үшін жаңа мүмкіндіктер ұсынылады.
«Біздің тәсіліміз тірі жасушалардың мінез-құлқын еліктеудің жаңа мүмкіндіктерін ашады. Бұл прогресс болашақ терапевтік стратегиялар үшін шешуші болуы мүмкін», – дейді зерттеу авторларының бірі, профессор Хао Янь.