Наноразмерные «роботы», изготовленные из ДНК, которые быстро самовоспроизводятся, могут быть использованы для производства лекарств или других химических веществ внутри организма, говорят исследователи.
Крошечные машины, сделанные из ДНК-оригами, могут улучшить эффективность антибиотиков
Фэн Чжоу из Нью-Йоркского университета и его коллеги создали крошечные машины, которые имеют всего 100 нанометров в поперечнике, используя четыре нити ДНК. Нанороботы содержатся в растворе с этими исходными материалами из нитей ДНК, которые они поочередно создают в виде копий самих себя, используя свою собственную структуру в качестве каркаса. Команда не ответила на запрос о комментариях, но в своей статье утверждает, что их наноботы способны к экспоненциальному размножению.
Эндрю Сурман из Королевского колледжа Лондона, который не принимал участия в исследовании, говорит, что нанороботы — это шаг вперед в создании машин из ДНК, которые могли бы производить лекарства или химикаты или даже действовать как рудиментарные роботы или компьютеры. Предыдущая работа была ограничена 2D–фигурами, которые затем необходимо было сложить в 3D-фигуры — процесс, который сопряжен с вероятностью ошибки. Новая работа позволяет создавать 3D-структуры с нуля.
«Собирать такие вещи сложно», — говорит Сурман. «И то, как они складываются, как в синтетических изделиях, которые мы производим, так и в биомолекулах, действительно важно. Когда вещи складываются неправильно, они не работают».
Ричард Хэнди из Университета Плимута, Великобритания, говорит, что структуры ДНК – это, по сути, форма или каркас, на котором может быть построена другая наноструктура — в данном случае точная копия оригинала. Но эта структура также может быть разработана для создания лекарств или других химических веществ.
«Это был бы способ добавления фермента или белка в клетку без необходимости создания ДНК в клетке», — говорит Хэнди. «У вас есть люди с генетическими недостатками, при которых они не способны вырабатывать фермент, так что это может быть терапия, которая сконструирует фермент в ткани для них. Если у вас много людей с сахарным диабетом 2 типа и проблемами с секрецией инсулина, возможно, вы сможете получить один из этих каркасов ДНК для производства инсулина».
Но Сурман указывает, что саморепликация имеет свои ограничения; в качестве сырья для работы процесса требуются определенные цепочки ДНК, а также определенные органические молекулы, золотые наностержни и точные циклы нагревания, охлаждения и воздействия ультрафиолетового излучения. УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЙ свет постоянно сваривает новые нанороботы вместе, а нагрев приводит к разделению новой структуры и родительской структуры, так что каждый из них может начать создавать другую копию. Из-за этого реакция не будет работать вне тщательно контролируемых лабораторных условий, исключая апокалиптические сценарии, когда процесс запускается и уничтожает всю доступную ДНК, создавая на ее основе свои версии.
«Это пока не то, что захватывает мир», — говорит Сурман. «И это не так уж плохо».
Идея самовоспроизводящихся машин, выходящих из-под контроля и превращающих всю материю, включая нас самих, в копии самих себя с экспоненциальной скоростью – известная как сценарий серой слизи – стала популярной в научной фантастике с тех пор, как этот сценарий был придуман почти 40 лет назад в книге инженера Кима Эрика Дрекслера.
Хэнди соглашается с тем, что этот процесс вряд ли будет протекать бесконтрольно, но говорит, что он не совсем без риска. «Проблема в том, что мы не знаем всего, что нам, возможно, следовало бы знать о сворачивании белков и трехмерных структурах в клетках. Возможно, мы что-то упускаем. Таким образом, всегда существует такая неопределенность; вы думаете, что можете встроить меры предосторожности, но они не обязательно являются гарантией того, что это будет безопасно», — говорит он.
Science Robotics DOI: 10.1126/scirobotics.adf1274
