Budoucnost medicíny jsou DNA roboti! Co všechno dokáží v lidském těle?

Nanotechnologie jsou sice stále v počátcích, ale nový výzkum Kalifornského technologického institutu zaznamenal v této oblasti výrazný pokrok a ukazuje obrovský potenciál tohoto technologického směru.

Výzkumný tým společnosti CalTech vedený Anupamou Thubagerem a Lulu Qianem postavil roboty z DNA a naprogramoval je tak, aby přepravili jednotlivé molekuly na předem určené místo. Taková technologie by mohla být v budoucnu použita k přenosu různých typů molekul v celém lidském těle, což by mohlo medicínu převrátit doslova naruby. Vše od podávání léků po složité operace by mohlo být vykonáváno pomocí těchto miniaturních strojů.

V současné době existují tři oblasti v DNA nanovědy, což je vývoj zařízení molekulární velikosti z DNA. Mezi ty se řadí samosběrné nanostruktury, molekulární sběr dat a DNA robotika. Tato nově vznikající věda se opírá o sílu přírody a má za cíl co nejvíce využít právě přirozenou DNA.

DNA roboti prokázali svou schopnost provádět jednoduché úkoly již v minulosti, ale poslední pokusy otevřely cestu k jejich všeobecnému využití.

V rámci nové studie výzkumníci vytvořili skupinu DNA robotů, kteří společně mohou vykonávat předem stanovenou úlohu. V tomto případě se jednalo o vyhledání molekulárního nákladu a jeho dopravu na konkrétní místo. Vědci svým modulárním řešením dokázali, že zdánlivě složitý úkol v podobě naprogramování DNA robotů, může být velmi jednoduchý.

Každý robot vyrobený z jediné molekuly DNA, byl vybaven nohami pro chůzi a pažemi pro zvedání nákladu. DNA robot měl na výšku pouze 20 nanometrů, přičemž jeden jeho krok měl délku 6 nanometrů. Pro představu jeden lidský vlas má tloušťku 50–100 tisíc nanometrů.

Jako náklad, který měli roboti za úkol transportovat, výzkumníci použili dva typy molekul, z nichž každá byla zřetelná jednovláknová DNA. V testech výzkumníci umístili náklad na náhodnou pozici podél povrchu dvojrozměrné testovací DNA platformy, přičemž DNA roboti se pohybovali paralelně podél tohoto povrchu a hledali svůj náklad.

Pro ověření, zda robot úspěšně vyzvedl a dopravil správný náklad na správné místo, vědci použili dvě fluorescenční barviva k odlišení jednotlivých typů molekul. Vědci nejsou ve fázi, kdy mohou programovat roboty této velikosti s vestavěnou pamětí, takže místo toho roboty navrhli tak, aby jejich DNA odpovídala DNA nákladu.

Vědci odhadují, že každý DNA robot provedl zhruba 300 kroků, aby dokončil svůj úkol, tedy zhruba desetkrát více než při předchozích pokusech.

Výsledek ukázal, že více než osmdesát procent všech přenášených molekul bylo dopraveno správně, což je podle vědců naprosto skvělý výsledek. Nejnovější studie tak vědeckým pracovníkům poskytuje životaschopnou metodiku s potenciálem pro další rozvoj.