Нанотехнологии являются относительно новой, но быстро расширяющейся областью, где крошечные устройства и инструменты молекулярного масштаба предлагают захватывающие возможности для управления клетками и их компонентами. Теперь исследователи,при копировании тактики, используемой вирусами, чтобы уклониться от иммунной системы, создали остающиеся в живых первые наноустройстваиммунная защита тела. Достижение поставляет недостающую часть проблеме того, как использовать наноустройства вклеточный уровень.
Ученые из Института Wyss Гарварда Биологически Вселенной Разработки в Бостоне, Массачусетс, говорят свою ДНКнаноустройство успешно закончило свою первую экспериментальную миссию.Сочиняя в Нано ACS, они приходят к заключению, что выполнение обеспечивает «платформу для разработкисовременные, готовые к переводу наноустройства ДНК."
Такие «умные нанороботы ДНК» могли использовать логику, чтобы диагностировать болезни как рак ранее, чем текущие подходыможет. Они могли также предназначаться для препаратов непосредственно к выбранным опухолям, или даже произвести их на месте.Имитирование вирусов, чтобы предназначаться для определенных клеток
Ведущий автор Уильям Ши, адъюнкт-профессор Биохимии и Молекулярной Фармакологии вМедицинская школа Гарварда, говорит:«Мы имитируем вирусную функциональность, чтобы в конечном счете построить терапию это специфично клетки – мишени».Исследователи полагают, что тот же метод сокрытия мог использоваться, чтобы сделать искусственные контейнеры или «protocells»это могло обнаружить токсины в питьевой воде или инфекционные агенты в еде.
ДНК главным образом известна ее ролью конвейера генетической информации. Но исследователи позади этогопоследнее исследование смотрит на него по-другому – они рассматривают ДНК как 3D строительный материал.
Они берут берега ДНКи программа их, чтобы свернуться в формы, напоминающие о японском искусстве оригами оригами.Специфично, они используют свои наноразмерные навыки оригами, чтобы создать устройства ДНК, которые все более и более сложны вформа и приближение к запутанности молекулярного машинного оборудования найдены в клетках.
Команда эффективно строит крошечные роботы из ДНК. Эти нанороботы ДНК способны к несколькимфункции: они могут ощутить свою среду, решить, как ответить, затем сделайте что-то полезное как спусковой механизм aхимическая реакция, выполните движение или генерируйте механическую силу.Такие устройства не являются новыми. Например, в 2012, исследователи в Институте Wyss сообщили, как они создалинанороботы ДНК оригами тот целевой ракклетки и поставляют инструкции, заставляющие их совершить самоубийство.
Также в том году ученые из Массачусетского технологического института показали, как они создали нанофабрики, которые могли сделать препараты в опухолиместа. Их наночастицы производят белки, когда ультрафиолетовый свет сияет на них.Как сделать нанороботы ДНК невидимыми для иммунной системы?
Окутанный вирус (уехал), покрывает себя липидом как часть его жизненного цикла. Новые покрытые липидом наноустройства ДНК (прямо) близко напоминают те вирусы и уклоняются от иммунной защиты мышей.Кредит изображения: Институт Perrault/Harvard’s Wyss СтивенаОднако то, что отсутствовало, является путем к нанороботам, чтобы уклониться от иммунной системы – или по крайней мере скрыться от негодостаточно долго быть в состоянии сделать их работу.
Когда профессор Ши и коллеги ввели нанороботы в кровотокиз мышей, их иммунные системы, быстро найденные и переваренные их.Профессор Ши, который является также адъюнкт-профессором Биологии Рака в Онкологическом институте Даны-Фарбера, говорит,это принудило их спрашивать, «Как мы могли защитить наши частицы от расстраивания?»Они нашли ответ в природе.
Вирус скрывается от организменной иммунной системы с помощью сокрытияустройство. Вирус защищает свой геном в твердой белковой оболочке, покрытой масляным белком – двойной слойиз фосфолипида – идентичный содержавшемуся в мембранах, окружающих живые клетки хозяина.
Профессор Ши говорит, что они задались вопросом, если приложение их наноустройства в таком конверте будет иметь aподобный эффект.Чтобы найти такое решение, они сначала свернули ДНК в октаэдр размера вируса, затем построенный в ручкахна котором можно повесить липиды, тогда направившие мембрану двойного слоя, чтобы собраться вокруг октаэдра.
Наноустройство, покрытое двойным слоем липида, выглядело точно так же, как окутанный вирусПокрытое наноустройство выглядело точно так же, как окутанный вирус, когда замечено через электронный микроскоп.Следующая стадия должна была показать, что окутанное устройство могло уклониться от иммунной системы и остаться в живых в теле.
Сделатьэто устройства были сначала загружены краской, затем ввел в мышей. Используя целое отображение тела, исследователеймог отследить наноустройства путем наблюдения, какие части мышей пылали.Они также окрасили и ввели непокрытые устройства в другую группу мышей. Они только пылали в мочевом пузыреобласть, показывая, что их иммунные системы сломали их быстро и их тела, была готова экскретироватьих остатки.
Но мыши, введенные с окутанными наноустройствами, рассказали другую историю. Пылали их целые телав течение многих часов, показывая, что наноустройства остались в кровотоке в течение приблизительно того же отрезка времени какэффективные препараты.Чтобы показать, что окутанные устройства также уклонились от иммунной системы, исследователи измерили уровни дваиммунно активирующие молекулы. Уровни были в 100 раз выше у мышей, получивших непокрытые наноустройствапо сравнению с теми это получило покрытые.
Исследователи предвидят скрытые нанороботы, делающие вещи как активация иммунной системы, чтобы бороться с раком, илиподавление его, чтобы остановить его отторгающий пересаженную ткань. Они говорят, что основной момент является способностью управлять иммуннымсистема.Национальные Институты Здоровья, армейское исследовательское управление американской армейской научно-исследовательской лаборатории и WyssИнститут в Гарвардском университете внес фонды для исследования.
В феврале 2014, сообщил относительно исследования, что использовал наночастицы, чтобы предназначаться для порождения воспаленияиммуноциты. Исследователи в Университете Иллинойса в Чикаго разработали систему для точнопланирование для неконтролируемых иммуноцитов, не вмешиваясь в правильно функционирующие иммуноциты.