Как ДНК-нанороботы способны продлить человеческую жизнь

Многолетние тщательные исследования и доказанный успех в использовании технологий привели к множеству улучшений в геномике и биомедицине, которые, казалось, не имели шансов на реализацию в прошлом. Основываясь на результатах исследований, ученые изобрели уникальных ДНК-нанороботов, которые открывают перспективы медицины ближайшего будущего. Рассмотрим, почему ДНК-нанороботы там важны для медицины и в чем заключаются их главные особенности.

Что такое ДНК-наноробот?

Прогресс в области нанотехнологии открывает широкий спектр возможностей для медицины, где биомолекулярные вычисления могут решать проблемы со здоровьем на сверхмалых уровнях молекул или атомов. Теперь медицинские исследователи могут создавать наноразмерных роботов, которые в первую очередь запрограммированы на выполнение небольших, но очень важных задач, таких как поиск раковых опухолей и доставка лекарств к раковым клеткам. ДНК-нанороботы имеют чрезвычайно маленькие размеры и представляют собой шестиугольные трубки, сделанные из переплетенной ДНК, которые открываются. С одной стороны находится шарнир ДНК, а с другой — пара скрученных фрагментов ДНК, которые можно сравнить с защелками. Они удерживают устройство закрытым и открывают его только тогда, когда это необходимо. Пространство внутри включает в себя молекулы любых нужных веществ, эффективно превращая его в устройство доставки и передачи лекарств к определенным клеткам внутри человеческого организма. Это совершенно новая концепция биомедицины, которая открывает новый уровень лечения и исследований.

ДНК-нанороботы смогут идентифицировать молекулы, восстанавливать их и могут “удалять” поврежденные участки. Основываясь на своих рабочих механизмах, ДНК-нанороботы будут проникать в клетки, сравнивать различные характеристики между здоровыми и поврежденными, а также изменять их структуру.

Применение ДНК-нанороботов

Потенциал ДНК-нанороботов поразителен. Поскольку они могут перемещаться по тканям, эти устройства будут способны фиксировать нарушения на уровне молекул. Со временем в этих умных роботов можно было бы встроить больше опций благодаря современным системам искусственного интеллекта.

В этой части мы рассмотрим основные биологические области применения нанороботов.

• Тканевая инженерия — охватывает, среди прочего, строительство костей, сосудистую тканевую инженерию, инженерию нервных тканей, тканевую инженерию кожи, тканевую инженерию сухожилий и связок, а также тканевую инженерию роговицы. ДНК-нанороботы могут реконструировать или создавать модификации для восстановления функций поврежденных тканей.
• Инженерия костной ткани – направлена на решение проблем потери и дисфункции костной ткани, которые в основном вызваны старением, травмой или воспалением. В скелетной ткани ДНК-нанороботы в основном используются для доставки биологических агентов к поврежденным суставам.
• Инженерия нервной ткани – применяется для регенерации повреждений нервной ткани и получения других положительных эффектов для доставки генов или активации клеток.
• Инженерия скелетных и сердечных мышц — используется для регенерации скелетных мышц и оказания защитных эффектов от повреждения сердечной мышцы.
• Тканевая инженерия кожи — направлена на восстановление тканей и доставки лекарств для подкожных опухолей.
• Инженерия других тканей.

Пример ДНК-наноробота

Недавно исследователи института Висса изобрели наноробота, доставляющего лекарства, целью которого является выслеживание и уничтожение раковых клеток пациента. Внешняя часть устройства запрограммирована на поиск цели на поверхности молекулы. Он оснащен двухцепочечными защелками ДНК, благодаря которым робот открывается только в том случае, если срабатывает «молекулярный ключ» от конкретных клеток. Благодаря этому робот открывается и выполняет запрограммированную работу. ДНК — идеальный материал для создания устройств на наноуровне. Ожидается, что, “фиксируя” определенные клетки таким образом, ДНК-нанороботы будут лечить такие заболевания, как рак, без необходимости химиотерапии.