DNA-baserede nanoenheder til molekylær medicin

Forskere fra Aalto University har offentliggjort en artikel i det seneste Tendenser inden for bioteknologi tidsskrift. Artiklen diskuterer, hvordan DNA-molekyler kan samles til skræddersyede og komplekse nanostrukturer, og videre, hvordan disse strukturer kan finde anvendelse i terapeutiske og bionanoteknologiske applikationer. I anmeldelsesartiklen, forskerne skitserer de overlegne egenskaber ved DNA-nanostrukturer, og hvordan disse funktioner muliggør udvikling af effektive biologiske DNA-nanomaskiner. I øvrigt, disse DNA-nanostrukturer giver nye anvendelser inden for molekylær medicin, såsom nye tilgange til at tackle kræft. Skræddersyede DNA -strukturer kunne finde målrettede celler og frigive deres molekylære nyttelast (lægemidler eller antistoffer) selektivt i disse celler.

"I dag, software og teknikker til at designe og simulere DNA-nanostrukturer er ekstremt kraftfulde og brugervenlige, og dermed, forskere kan nemt konstruere deres egne DNA-objekter til forskellige formål. Det store boom inden for strukturel DNA-nanoteknologi skete i 2006, da Paul Rothemund introducerede en teknik kaldet 'DNA origami'. Denne metode er udgangspunktet for praktisk talt alle andre ligetil designtilgange, der er tilgængelige i dag", beskriver Veikko Linko, en postdoc-forsker fra Akademiet i Finland fra Biohybrid Materials Group.

Alsidige DNA-nanostrukturer

Den vigtigste egenskab ved en DNA-baseret nanostruktur er dens modularitet. DNA-strukturer kan fremstilles med nanometer-præcision, og vigtigst af alt, andre molekyler såsom RNA, proteiner, peptider og lægemidler kan forankres til dem med samme opløsning. En så høj nøjagtighed kan udnyttes til at skabe optiske enheder i nanostørrelse såvel som molekylære platforme og stregkoder til forskellige billeddannelsesteknikker og analyser. Desuden, forskerne fra Aalto-universitetet og Jyväskylä-universitetet har for nylig vist, hvordan DNA-origamier kan bruges til effektiv fremstilling af specialformede metalnanopartikler, der kan bruges inden for forskellige områder af materialevidenskab.

For molekylær medicin, bittesmå DNA-baserede enheder kunne ikke kun bruges til at detektere enkelte molekyler, men også til at modulere cellesignalering. I den nærmeste fremtid, meget sofistikerede DNA-robotter kunne endda bruges til at skabe kunstige immunsystemer. Et system baseret på skræddersyede DNA-enheder kan hjælpe med at undgå unødvendige medicinbehandlinger, da programmerede DNA-nanorobotter kunne detektere forskellige midler fra blodbanen, og straks starte kampen mod sygdom.

Banebrydende tilgang til at skabe nanomaterialer

Forskergruppen ledet af professor Mauri Kostiainen arbejder meget med DNA-nanostrukturer, og gruppen har netop offentliggjort to forskningsartikler om DNA-baserede anvendelser inden for bioteknologi og molekylær medicin. Forskerne har coatet DNA-nanostrukturer med viruscapsidproteiner for at forbedre deres transport til humane celler markant; dette kan f.eks. finde anvendelse i forbedret lægemiddellevering. Ud over, gruppen har designet en modulær DNA-baseret enzymatisk nanoreaktor, der kan udnyttes i diagnostik på molekylært niveau.