Nghiên cứu Y - Dược Thứ năm, ngày 23/1/2025

Nanorobot DNA có thể thay đổi tế bào nhân tạo

Các nhà khoa học đã thành công trong việc kiểm soát cấu trúc và chức năng của màng sinh học với sự trợ giúp của 'DNA origami'. Hệ thống mà họ phát triển có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển các tải trọng điều trị lớn vào tế bào.
Ảnh minh họa
Ảnh minh họa
Các nhà khoa học tại Đại học Stuttgart đã thành công trong việc kiểm soát cấu trúc và chức năng của màng sinh học với sự trợ giúp của "DNA origami". Hệ thống mà họ phát triển có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển các tải trọng điều trị lớn vào tế bào. Điều này mở ra một cách mới để quản lý thuốc và các can thiệp điều trị khác có mục tiêu. Do đó, một công cụ rất có giá trị có thể được thêm vào hộp công cụ của sinh học tổng hợp. Giáo sư Laura Na Liu và nhóm của bà đã công bố những phát hiện của họ trên tạp chí Nature Materials .

Hình dạng và hình thái của tế bào đóng vai trò quan trọng trong chức năng sinh học. Điều này tương ứng với nguyên tắc "hình dạng tuân theo chức năng", phổ biến trong các lĩnh vực thiết kế và kiến ​​trúc hiện đại. Việc chuyển giao nguyên tắc này sang tế bào nhân tạo là một thách thức trong sinh học tổng hợp. Những tiến bộ trong công nghệ nano DNA hiện nay mang đến những giải pháp đầy hứa hẹn. Chúng cho phép tạo ra các kênh vận chuyển mới đủ lớn để tạo điều kiện cho các protein điều trị đi qua màng tế bào. Trong lĩnh vực mới nổi này, các nhà khoa học như Giáo sư Laura Na Liu, Giám đốc Viện Vật lý thứ 2 tại Đại học Stuttgart và Nghiên cứu viên tại Viện Nghiên cứu Trạng thái Rắn Max Planck (MPI-FKF), đã phát triển một công cụ cải tiến để kiểm soát hình dạng và tính thấm của màng lipid trong các tế bào tổng hợp. Những màng này được tạo thành từ các lớp kép lipid bao quanh một khoang chứa nước và đóng vai trò là mô hình đơn giản hóa của màng sinh học. Chúng hữu ích để nghiên cứu động lực học màng, tương tác protein và hành vi của lipid.

Một cột mốc trong ứng dụng công nghệ nano DNA

Công cụ mới này có thể mở đường cho việc tạo ra các tế bào tổng hợp chức năng. Công trình khoa học của Laura Na Liu hướng đến mục tiêu ảnh hưởng đáng kể đến nghiên cứu và phát triển các liệu pháp mới. Liu và nhóm của cô đã thành công trong việc sử dụng các nanorobot DNA phụ thuộc tín hiệu để cho phép tương tác có thể lập trình với các tế bào tổng hợp. "Công trình này là một cột mốc trong ứng dụng công nghệ nano DNA để điều chỉnh hành vi của tế bào", Liu nói. Nhóm nghiên cứu làm việc với các túi đơn lớp khổng lồ (GUV), là những cấu trúc đơn giản, có kích thước bằng tế bào, mô phỏng các tế bào sống. Sử dụng nanorobot DNA, các nhà nghiên cứu đã có thể tác động đến hình dạng và chức năng của các tế bào tổng hợp này.

Kênh vận chuyển mới cho protein và enzyme

Công nghệ nano DNA là một trong những lĩnh vực nghiên cứu chính của Laura Na Liu. Bà là chuyên gia về cấu trúc DNA origami -- các sợi DNA được gấp lại bằng các trình tự DNA ngắn hơn được thiết kế riêng, được gọi là staples. Nhóm của Liu đã sử dụng các cấu trúc DNA origami như các nanorobot có thể định hình lại, có thể thay đổi hình dạng của chúng một cách thuận nghịch và do đó ảnh hưởng đến môi trường xung quanh chúng trong phạm vi micromet. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng quá trình biến đổi của các nanorobot DNA này có thể kết hợp với sự biến dạng của GUV và sự hình thành các kênh tổng hợp trong màng mô hình GUV. Các kênh này cho phép các phân tử lớn đi qua màng và có thể được niêm phong lại nếu cần thiết.


Cấu trúc DNA hoàn toàn nhân tạo cho môi trường sinh học

"Điều này có nghĩa là chúng ta có thể sử dụng nanorobot DNA để thiết kế hình dạng và cấu hình của GUV để cho phép hình thành các kênh vận chuyển trong màng", Giáo sư Stephan Nussberger, đồng tác giả của công trình này, cho biết. "Thật vô cùng thú vị khi cơ chế chức năng của nanorobot DNA trên GUV không có tương đương sinh học trực tiếp trong các tế bào sống", Nussberger nói thêm.

Công trình nghiên cứu mới đặt ra những câu hỏi mới: Liệu các nền tảng tổng hợp -- chẳng hạn như nanorobot DNA -- có thể được thiết kế ít phức tạp hơn so với các nền tảng sinh học tương ứng, nhưng vẫn có thể hoạt động trong môi trường sinh học hay không?

Hiểu cơ chế bệnh tật và cải thiện liệu pháp

Nghiên cứu mới là một bước quan trọng theo hướng này. Hệ thống kênh xuyên màng, được tạo ra bởi nanorobot DNA, cho phép một số phân tử và chất nhất định đi qua tế bào một cách hiệu quả. Quan trọng nhất, các kênh này lớn và có thể được lập trình để đóng khi cần. Khi áp dụng cho các tế bào sống, hệ thống này có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển các protein hoặc enzyme điều trị đến các mục tiêu của chúng trong tế bào. Do đó, nó mang lại những khả năng mới cho việc quản lý thuốc và các can thiệp điều trị khác. "Cách tiếp cận của chúng tôi mở ra những khả năng mới để mô phỏng hành vi của các tế bào sống. Tiến bộ này có thể rất quan trọng đối với các chiến lược điều trị trong tương lai", Giáo sư Hao Yan, một trong những đồng tác giả của công trình này, cho biết.

Theo SC
- Thuocbietduoc.com.vn cung cấp thông tin về hơn 30.000 loại thuốc theo toa, thuốc không kê đơn. - Các thông tin về thuốc trên Thuocbietduoc.com.vn cho mục đích tham khảo, tra cứu và không dành cho tư vấn y tế, chẩn đoán hoặc điều trị. - Khi dùng thuốc cần tuyệt đối tuân theo theo hướng dẫn của Bác sĩ
- Chúng tôi không chịu trách nhiệm về bất cứ hậu quả nào xảy ra do tự ý dùng thuốc dựa theo các thông tin trên Thuocbietduoc.com.vn
Thông tin Thuốc và Biệt Dược
- Giấy phép ICP số 235/GP-BC.
© Copyright Thuocbietduoc.com.vn
- Email: contact.thuocbietduoc@gmail.com