DNA origami nanosiringa aktivno prenaša molekule v sintetične celice

Znanstven napredek v nanotehnologiji je bil dosežen z ustvarjanjem nanosiringe z origami DNK, ki je sposobna aktivno prenašati molekule v sintetične celice. Inovacija, ki so jo razvili raziskovalci na Univerzi v Stuttgartu, predstavlja pomemben skok na področju sintetične biologije in molekularnega inženirstva.

Nanosiringa deluje na načelih, podobnih tistim, ki jih najdemo v naravnih bioloških mehanizmih. Tako kot intracitoplazmatska injekcija sperme vključuje neposredno uvedbo spermijske celice v jajčece, naprava na osnovi DNK uporablja mehansko penetracijo, da bi obšla omejitve pasivne difuzije. Ta metoda zagotavlja neposreden dostop do notranjosti sintetičnih celic, ki ponuja raven natančnosti, ki je bila prej nedosegljiva s tradicionalnimi prevoznimi metodami. Naprava je bila zasnovana tako, da se sidri na lipidne membrane, premika iglo s programiranim mehanskim delovanjem, dostavi molekulski tovor in se nato umakne, da ohrani celovitost membrane.

Struktura nanosiringe vključuje dve ključni sestavni deli: osnovo, ki pritrjuje membrano, in premično iglo, ki je povezana z reverzibilnim drsnim mehanizmom. Ta zasnova omogoča, da naprava izvaja popolnoma programiran mehanski cikel. Z uporabo reakcij premikanja DNK niti je iglo mogoče premakniti naprej, da prodre v membrano, in jo potegniti nazaj, da se umakne, s čimer se zagotovi, da je proces tako nadzorljiv kot ponovljiv. Ta sposobnost pomeni, da lahko nanosiringa prevaža molekulski tovor, ne da bi povzročila trajne poškodbe celične membrane in ohranjala strukturno celovitost sintetičnih celic.

Z uporabo iste platforme so lahko sprožili verižne reakcije hibridizacije DNK na določenih mestih na membrani, aktivirali transkripcijo RNK s ciljno dostavo aktivatorjev promotorjev in uvedli katalitične encime DNK, ki selektivno razcepijo substrate RNK v zaprtih kompartmentih. Ti poskusi poudarjajo potencial nanošprege, da služi kot programiran vmesnik, ki omogoča natančno uravnavanje kompleksnih biokemičnih poti.

Raziskovalci verjamejo, da integracija mehanskega gibanja v nanotehnologijo DNK odpira nove poti za sintetično biologijo, molekularno terapijo in inženirske bio-razmejitve.

Predstavljajo si prihodnost, v kateri se bodo takšne naprave lahko brezhibno integrirale v biološke sisteme, kar bo omogočilo interakcijo in odziv v realnem času.