Исследователи из Университета Аалто опубликовали статью в недавнем журнале Trends in Biotechnology. В статье обсуждается, как молекулы ДНК могут быть собраны в индивидуальные и сложные наноструктуры, и, кроме того, как эти структуры могут найти применение в терапии и бионанотехнологиях.
В обзорной статье исследователи описывают превосходные свойства наноструктур ДНК и то, как эти особенности позволяют разрабатывать эффективные биологические ДНК-наномашины. Более того, эти наноструктуры ДНК обеспечивают новые применения в молекулярной медицине, такие как новые подходы к борьбе с раком. Специализированные структуры ДНК могут находить клетки-мишени и избирательно выпускать в эти клетки свою молекулярную нагрузку (лекарства или антитела).
«В настоящее время программное обеспечение и методы для проектирования и моделирования наноструктур ДНК чрезвычайно мощны и удобны для пользователя, и, таким образом, исследователи могут легко конструировать свои собственные ДНК-объекты для различных целей. Большой бум в области структурных нанотехнологий ДНК произошел в 2006 году. когда Пол Ротемунд представил технику, получившую название «ДНК-оригами».
Этот метод является отправной точкой практически для всех других простых подходов к дизайну, доступных сегодня », — описывает Вейкко Линко, научный сотрудник Академии Финляндии из Biohybrid Materials Group.Универсальные наноструктуры ДНКНаиболее важной особенностью наноструктуры на основе ДНК является ее модульность.
Структуры ДНК могут быть изготовлены с нанометровой точностью, и, что наиболее важно, другие молекулы, такие как РНК, белки, пептиды и лекарства, могут быть прикреплены к ним с таким же разрешением. Такая высокая точность может быть использована при создании наноразмерных оптических устройств, а также молекулярных платформ и штрих-кодов для различных методов визуализации и аналитики. Кроме того, исследователи из Университета Аалто и Университета Ювяскюля недавно показали, как ДНК-оригами можно использовать для эффективного изготовления металлических наночастиц нестандартной формы, которые можно использовать 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 ближайшем будущем очень сложные ДНК-роботы могут быть даже использованы для создания искусственных иммунных систем. Система, основанная на специализированных ДНК-устройствах, может помочь избежать ненужного лечения лекарствами, поскольку запрограммированные ДНК-нанороботы могут обнаруживать различные агенты из кровотока и немедленно начинать битву с болезнью.Новаторский подход к созданию наноматериалов
Исследовательская группа, возглавляемая профессором Маури Костиайненом, активно работает с наноструктурами ДНК, и недавно группа опубликовала две исследовательские статьи, касающиеся приложений на основе ДНК в биотехнологии и молекулярной медицине. Исследователи покрыли наноструктуры ДНК белками вирусного капсида, чтобы значительно улучшить их транспортировку в клетки человека; это может найти применение, например, в улучшенной доставке лекарств.
Кроме того, группа разработала модульный ферментный нанореактор на основе ДНК, который можно использовать в диагностике на молекулярном уровне.