«Это действительно молекулярная платформа, — сказал Ямуна Кришнан, профессор химии и соавтор исследования. «Существует множество исследовательских проблем, от кардиологии до нейробиологии, для которых необходима подобная система для изучения очень быстрых молекулярных явлений, чтобы ее можно было применять различными способами».По словам Кришнана, клетки разговаривают друг с другом химическим шепотом, который происходит слишком быстро, чтобы ученые могли точно изучить. Ее команда нацелена на один класс таких химических коммуникаций, известный как нейростероиды.Ученые знают, что нейростероиды участвуют в здоровье нейронов, но их трудно изучать, потому что они действуют на триггеры волос. «В тот момент, когда вы добавляете нейростероид, нейрон уже активирован», — сказал Кришнан.
Исследователи хотят получить подробный отчет о том, что происходит в клетке, когда нейростероид играет свою роль в запутанном сигнальном танце внутри нейрона. Для этого им нужно было доставить нейростероиды в клетку внутри небольшой упаковки, высвободить их по сигналу и затем отслеживать, что происходит. Но сложно сделать систему доставки настолько герметичной, чтобы в ней не было утечки пары молекул до того, как все будет настроено.Для этой задачи у Кришнан было решение: ее лаборатория строит крошечные машины из ДНК.
Это хороший материал, потому что, как и в наборе Lego, в нем есть стандартные детали, которые позволяют легко создавать конфигурации. А поскольку он состоит из частей, уже находящихся в теле, он может безвредно растворяться, как только его цель будет достигнута.В лаборатории были созданы крошечные структуры — икосаэдрические, похожие на 20-гранную матрицу — с двумя половинами, которые сжимаются вокруг полезной нагрузки молекул, образуя капсулу. Каждая капсула имеет диаметр всего 20 нанометров; это в тысячу раз меньше ширины человеческого волоса.
Следующим шагом было отправить их в ключевые места внутри тела, найдя правильные молекулярные «адреса» к конкретным клеткам и приклеив их на капсулу. (Ученые находят эти адреса, изучая, как вирусы и бактерии оттачивают определенные части тела.) Чтобы высвободить полезную нагрузку из капсулы, ученые просто проливают свет на клетки.Авторы заявили, что они протестировали и подтвердили систему на червях и смогли измерить кинетику нейростероидов, что ранее было труднодостижимым процессом.Когда-нибудь, сказал Кришнан, эту технологию можно будет использовать для доставки лекарств или лечения определенным частям тела, но их исследование было примером для изучения этого метода как способа лучше понять наши собственные тела и то, как они работают.
Соавторами исследования являются Санграм Сисодиа, семейный профессор нейронаук в университете Томаса Рейнольдса-старшего, и исследователи из Чикаго Аниш Витил, Кастури Чакраборти, Канни Сяо и Майлз Минтер.