S DNA origami proti rakovině

Roman Polach  |  Věda

Vědci vytvořili z molekul DNA nanoroboty, kteří dokážou ničit nádorové buňky. Zatím jen ve zkumavce. Navrhněte si vlastního nanorobota.

Vědcům z Wyssova institutu Harvardské univerzity se podařil průlom v oblasti nanotechnologií. Vytvořili nanoroboty, kteří dokážou cíleně útočit na rakovinové buňky. Ve studii publikované v časopise Science popisují výrobu nanorobota za použití technologie DNA origami. Tento postup umožňuje vytvářet komplexní tvary pomocí DNA molekul.

„Funguje to tak, že vezmeme jako šablonu jedno dlouhé vlákno DNA a smícháme ho se stovkami krátkých vláken, které jsme navrhli a objednali od soukromé společnosti. Když je smícháme a dáme jim čas, aby se spojily dohromady, na konci dostaneme tvar, jaký potřebujeme,“ říká Shawn Douglas, jeden z autorů studie.

Ilustrace nanorobotů
Ilustrace nanorobotů. V podpůrném materiálu ke studii (pdf) lze také najít úžasné snímky těchto nanorobotů z mikroskopu, například na straně 21

Nanoroboti snadno a rychle

Douglas je také jedním z autorů volně dostupného programu s názvem Cadnano, který pomocí grafického rozhraní umožňuje jednoduše navrhovat trojrozměrné struktury DNA origami. Program zná způsob, jakým se molekuly DNA skládají dohromady, a umožňuje přeložit požadovaný tvar molekuly do řeči DNA sekvencí. Ty si pak vědci mohou buď vyrobit, nebo objednat u soukromých firem, jako je například DNA 2.0.

Právě pomocí programu Cadnano výzkumníci navrhli strukturu připomínající barel nebo plechovku, na jejímž konci je něco, co plní funkci zámku – když narazí na hledanou molekulu, uvolní náklad nacházející se uvnitř barelu (tímto nákladem může být například lék). Vědci vyzkoušeli 6 kombinací tohoto zámku, které byly nastaveny tak, aby reagovaly na definované druhy rakovinových buněk. Miliony těchto nanorobotů pak vypustili ve zkumavce do roztoku zdravých a nádorových buněk. Nanoroboti skutečně dokázali najít a zničit rakovinové buňky, zatímco zdravé nechali nepoškozené.

Stáhněte si aplikaci a sami navrhněte trojrozměrnou strukturu DNA
Stáhněte si aplikaci Cadnano a sami navrhněte trojrozměrnou strukturu DNA

Aby tito nanoroboti mohli fungovat v živém organismu, bude ale potřeba překonat několik překážek. Nanoroboti mohou být zničeni v játrech, nebo je mohou rozbít speciální enzymy, které v živých organismech rozkládají zbloudilé fragmenty DNA.

Shawn Douglas už ale má nápady, jak tyto problémy překonat. „Dalo by se je (nanoroboty) pokrýt látkou jako polyethylenglykol, která se běžně používá k prodloužení doby, po jakou mohou léky zůstat v těle,“ řekl časopisu Nature. „Nebo by se dalo vypůjčit si inspiraci u jiných biomolekul nebo buněk, jako jsou červené krvinky, které mohou dlouhou dobu cirkulovat v krvi.“

Jiným omezením současné verze nanorobotů je, že reagují pouze na místa na povrchu cílových buněk. Pokud by se terapeutický cíl nacházel uvnitř buňky, bylo by použití nanorobota problematičtější. Tým Shawna Douglase už začíná uvažovat o testování na myších, na kterém by se ukázalo, jaký má tato technologie reálný terapeutický potenciál.

Možnosti omezené pouze naší představivostí

Přesto tato studie představuje zajímavý posun v oboru nanotechnologií od jednoduchých tvarů ke složitějším strukturám, které skutečně „něco dělají“. Práce by navíc mohla povzbudit i jiné vědecké týmy, protože ukazuje, že vyrobit vlastního nanorobota vlastně není nic tak složitého. S volně dostupným programem jako Cadnano to může dokázat každý z vlastního obýváku.

Podle Barbary Sacca a Christoffa Niemyera, kteří v prosinci shrnuli dosavadní úspěchy DNA origami, se od roku 2006, kdy byla tato metoda poprvé popsána, objevilo více než sto vědeckých prací na toto téma. Technologie by se podle nich dala vylepšit i pomocí sebereplikace. „Tyto materiály nabízí enormně široké příležitostí pro budoucí aplikace, které se zdají být omezeny pouze naši představivostí,“ uzavírají svůj článek.

Nejčtenější