Sådan programmeres DNA-robotter til at stikke og prodisere cellemembraner

Forskere har fundet ud af, hvordan man bedst får DNA til at kommunikere med membraner i vores krop, hvilket baner vejen for skabelsen af ​​'mini biologiske computere' i dråber, der har potentielle anvendelser i biosensing og mRNA-vacciner.

UNSW's Dr. Matthew Baker og University of Sydneys Dr. Shelley Wickham ledede undersøgelsen, der for nylig blev offentliggjort i Nucleic Acids Research .

Den opdagede den bedste måde at designe og bygge DNA-"nanostrukturer" til effektivt at manipulere syntetiske liposomer - små bobler, som traditionelt er blevet brugt til at levere lægemidler mod kræft og andre sygdomme.

Men ved at ændre formen, porøsiteten og reaktiviteten af ​​liposomer er der langt større anvendelser, såsom at bygge små molekylære systemer, der fornemmer deres miljø og reagerer på et signal om at frigive en last, såsom et lægemiddelmolekyle, når det nærmer sig sit mål.

Hovedforfatter Dr. Matt Baker fra UNSW's School of Biotechnology and Biomolecular Sciences siger, at undersøgelsen opdagede, hvordan man byggede "små blokke" ud af DNA og fandt ud af, hvordan man bedst mærker disse blokke med kolesterol for at få dem til at holde sig til lipider, hovedbestanddelene af plante- og dyreceller.

"En stor anvendelse af vores undersøgelse er biosensing:du kan stikke nogle dråber ind i en person eller patient, når den bevæger sig gennem kroppen, registrerer den lokalmiljøet, behandler dette og leverer et resultat, så du kan "læse op," det lokale miljø, " siger Dr. Baker.

Liposom nanoteknologi er blevet fremtrædende med brugen af ​​liposomer sammen med RNA-vacciner såsom Pfizer og Moderna COVID-19-vaccinerne.

"Dette arbejde viser nye måder at holde liposomer på plads og derefter åbne dem på det helt rigtige tidspunkt," siger Dr. Baker.

"Det, der er bedre, er, fordi de er bygget nedefra og op af individuelle dele, vi designer, og vi kan nemt bolte forskellige komponenter ind og ud for at ændre den måde, de fungerer på.

Tidligere har forskere kæmpet for at finde de rigtige bufferbetingelser for lipider og liposomer for at sikre, at deres DNA-'computere' faktisk klæber til liposomer.

De kæmpede også med den bedste måde at dekorere DNA'et med kolesterol, så det ikke kun ville gå til membranen, men blive der, så længe det var nødvendigt.

"Er det bedre i kanten? Midten? Dynger af dem? Få af dem? Tæt på strukturen som muligt, eller langt som muligt?" Dr. Baker siger.

"Vi kiggede på alle disse ting og viste, at vi kunne skabe gode betingelser for, at DNA-strukturer binder sig til liposomer pålideligt og 'gør noget'."

Dr. Baker siger, at membraner er kritiske i livet, da de tillader dannelse af rum og derfor adskilles forskellige typer væv og celler.

"Det hele afhænger af, at membraner generelt er ret uigennemtrængelige," siger han.

"Her har vi bygget helt ny DNA-nanoteknologi, hvor vi kan slå huller i membraner efter behov for at kunne sende vigtige signaler hen over en membran.

"Dette er i sidste ende grundlaget i livet for, hvordan celler kommunikerer med hinanden, og hvordan noget nyttigt kan laves i én celle og derefter eksporteres til at blive brugt andre steder."

Alternativt kan membraner i patogener blive forstyrret for at ødelægge celler, eller virus kan snige sig ind i celler for at replikere sig selv.

Forskerne vil næste gang arbejde på, hvordan man kontrollerer DNA-baserede porer, der kan udløses med lys til at udvikle syntetiske nethinder ud af helt nye dele. + Udforsk yderligere

Virkningerne af protein corona på interaktionerne af AIE-visualiserede liposomer med ce