Наноустройства из ДНК с «маскировкой» успешно прошли первые испытания
Ученые из Института биологически инспирированной инженерии Висса при Гарварде создали первые наноустройства из ДНК, способные уклоняться от защитных систем организма, имитируя тактику вирусов. Результаты открывают путь для создания «умных» ДНК-нанороботов для диагностики и терапии рака.
Принцип конструкции и проблема выживания
Исследователи используют ДНК-оригами для сборки наноразмерных устройств заданной формы. Однако при инъекции в кровоток мыши незащищенные наноустройства быстро разрушались.
Вирусное решение
Для защиты устройств ученые позаимствовали стратегию у вирусов, которые скрывают свой геном внутри белковой оболочки, покрытой липидным бислоем (мембраной), похожим на мембрану живых клеток. Это помогает вирусам избегать иммунной системы.
Создание «замаскированного» устройства
- Стивен Перро, ведущий автор исследования, сначала свернул ДНК в октаэдр размером с вирус.
- С помощью точного дизайна в структуру были встроены «ручки» для закрепления липидов.
- Липиды, в свою очередь, направляли сборку единого липидного бислоя, окружающего наноструктуру. Полученные устройства под электронным микроскопом напоминали оболочечный вирус.
Результаты испытаний на мышах
- Выживаемость: При введении мышам устройств, загруженных флуоресцентным красителем, незащищенные наноустройства быстро разрушались, и свечение наблюдалось только в мочевом пузыре. Окруженные липидным бислоем устройства оставались в кровотоке часами, обеспечивая свечение всего тела.
- Иммунный ответ: Уровни двух иммуноактивирующих молекул были как минимум в 100 раз ниже у мышей, получивших защищенные наноустройства, по сравнению с незащищенными.
Перспективы применения
«Замаскированные» нанороботы потенциально смогут:
- Использовать логические схемы для более ранней и точной диагностики рака.
- Точечно доставлять лекарства к опухолям или даже синтезировать их на месте.
- Целенаправленно активировать иммунный ответ для борьбы с раком или, наоборот, подавлять его для успешной трансплантации тканей.
Исследование опубликовано в онлайн-выпуске журнала ACS Nano от 22 апреля.