"DNA Origami" -Roboter zielen auf Krebszellen ab

Mit einer Technik namens "DNA-Origami" haben US-Wissenschaftler programmierbare molekültransportierende Nanoroboter entwickelt, die bestimmte Zellziele suchen und ihnen spezifische Anweisungen geben können. Ein Beispiel für eine solche Verwendung könnte darin bestehen, Krebszellen anzuweisen, sich selbst zu zerstören. Die Forscher schreiben über ihre Ergebnisse in der Online-Ausgabe von Wissenschaft.
Die programmierbaren Nanoroboter transportieren Ladungen von Molekülen, die freigesetzt werden, wenn Aptamere (Peptidmoleküle, die an ein spezifisches Target binden) in ihrer Struktur an spezifische Proteine ??auf der Oberfläche von Zielzellen binden.
Forscher am Wyss-Institut für biologisch inspiriertes Ingenieurwesen der Harvard-Universität modellierten die Technologie auf den weißen Blutkörperchen des Immunsystems, die im Blutkreislauf patrouillieren und nach Anzeichen von Problemen suchen. Sie hoffen, dass es eines Tages dazu verwendet wird, Immunreaktionen zur Behandlung von Krankheiten zu programmieren.
Die DNA-Origami-Methode faltet DNA-Stränge zu komplexen dreidimensionalen Formen.
Diese jüngste Studie gilt als Durchbruch, weil sie jüngste Fortschritte bei DNA-Origami zusammenbringt, die in Forschungszentren auf der ganzen Welt, nicht nur am Wyss-Institut, entwickelt wurden, um die Herausforderung zu meistern, Krebszellen hochselektiv zu töten Weg.
Der erste Autor Dr. Shawn Douglas, ein Wyss Technology Development Fellow, als er an der Studie arbeitete, und seine Kollegen entwarfen ihren Roboter in Nanogröße in Form eines offenen Fasses aus zwei Hälften, die durch ein Scharnier verbunden waren. (Douglas ist jetzt Assistenzprofessor an der Fakultät für Lebenswissenschaften und dem Nano-Center an der Bar-Ilan-Universität in Israel).
Die beiden Hälften werden durch spezielle DNA-Verriegelungen geschlossen, die auf bestimmte Ziele reagieren, indem sie die beiden Hälften öffnen und ihre Nutzlast freilegen.
Die Ziele, auf die die Signalspeicher reagieren, sind bestimmte Kombinationen von Zelloberflächenproteinen: zum Beispiel könnten dies Krankheitsmarker sein.
Das DNA-Fass kann verschiedene Nutzlasten enthalten. Beispiele umfassen Moleküle mit spezifischen Anweisungen, auf die Rezeptoren auf Zelloberflächen reagieren, wodurch sie die Signale, die sie an die Zellen senden, ändern.
Die Forscher zeigten die Technologie auf Zellen von zwei Arten von Krebs: Leukämie und Lymphom. Die Nachricht, die in der Nutzlast codiert war, sollte den Selbstmordschalter der Zellen aktivieren. Dies löst eine Standardeigenschaft aller Zellen aus, die als Apoptose bezeichnet wird und die Alterung oder abnormale Zellen eliminiert.
Leukämie- und Lymphomzellen sprechen nicht die gleiche Sprache, daher mussten die suizidauslösenden Anweisungen in verschiedenen Antikörperkombinationen kodiert werden.
Der leitende Autor Dr. George Church, ein Wyss-Fakultätsmitglied und Professor für Genetik an der Harvard Medical School, sagte der Presse:
"Wir können endlich Sensor- und logische Rechenfunktionen über komplexe, aber vorhersehbare Nanostrukturen - einige der ersten Hybride von struktureller DNA, Antikörpern, Aptameren und Metallatomclustern - integrieren, die auf eine nützliche, sehr spezifische Ausrichtung von Krebserkrankungen bei Menschen abzielen. Zellen."
Die Vielseitigkeit der Technologie emuliert die von weißen Blutzellen, die die Fähigkeit haben, eine ganze Reihe von Zellnotsignalen zu erfassen, sich an die Zellen zu binden und dann die entsprechenden Selbstzerstörungsbefehle in der Sprache dieses Zelltyps zu übertragen.
Der DNA-Nanoroboter nutzt modulare Komponenten, um eine ähnliche Vielseitigkeit zu erreichen: verschiedene Scharniere, unterschiedliche molekulare Nutzlasten. Diese können in das darunter liegende "Chassis" ein- und ausgeschaltet werden, ähnlich wie beim Ein- und Auslagern von verschiedenen Motoren und Reifen.
Ein solches System sollte das Potenzial haben, eine Vielzahl von Krankheiten zu behandeln. Die DNA-Nanotechnologie ist weithin anerkannt als ein möglicher Weg, um Medikamente und molekulare Signale zu liefern. Ein weiteres Plus ist, dass es biologisch abbaubar ist.
Aber es gibt beträchtliche Herausforderungen bei der Programmierung dieser winzigen Maschine, ganz gleich, wie man die richtige Struktur anlegt, dann öffnet und schließt man sie, dann öffnet, trägt und liefert sie die Nutzlast wieder.
Die Studie stellt einen großen Schritt zur Bewältigung dieser Herausforderungen dar, da drei neue Elemente zum ersten Mal kombiniert wurden. Eine davon ist, dass das DNA-Fass keine Deckel hat und dass die Nutzlasten von der Seite in einem Schritt eingeführt werden können: Es besteht keine Notwendigkeit, das Fass zu öffnen und dann zu schließen.
Das zweite neue Element ist, dass dieses System Latches verwendet, die auf Proteine ??reagieren (nicht auf DNA oder RNA wie andere Systeme), die üblicherweise auf Zelloberflächen gefunden werden. Und das dritte neue Element ist, dass es Antikörperfragmente verwendet, um die molekularen Signale zu senden, so dass verschiedene Arten von Immunantworten repliziert werden können, um spezifische Krankheiten anzusprechen, indem verschiedene Kombinationen davon verwendet werden.
Geschrieben von Catharine Paddock

Schizophrenie kann durch das Testen von Nervenzellen aus der Nase diagnostiziert werden

Das Sammeln von Neuronen aus der Nase könnte ein schneller Weg sein, um auf Schizophrenie zu testen, eine schwächende Geisteskrankheit, die oft schwer zu diagnostizieren ist. Das ergab eine neue Studie, die von Forschern der Tel Aviv University (TAU) in Israel durchgeführt wurde. Ein Bericht über die Studie wird voraussichtlich im Juli 2013 in der Druckausgabe der Neurobiologie der Krankheit veröffentlicht, von der eine Version bereits online verfügbar ist.

(Health)

Economic Health Vorteile von Bikes zum Pendeln

Eine Studie, die in der Fachzeitschrift Environmental Health Perspectives veröffentlicht wurde, zeigt, dass der Austausch von Autos für kurze Fahrten und deren Ersetzung durch den Nahverkehr und den aktiven Verkehr wichtige gesundheitliche Vorteile bringt. Die Studie wird der American Public Health Association in Washington, D.C.

(Health)