Ученые из Университета Штутгарта, Германия, под руководством профессора Лауры На Лю представили в 2025 году новый метод управления биологическими мембранами с помощью так называемого «ДНК-оригами». Этот подход может стать ключевым инструментом для создания синтетических клеток, а также для разработки новых методов лечения.
В Германии создали ДНК-нанороботов, чтобы менять клетки! Технология будущего
Ученые Университета Штутгарта разработали нанороботов из ДНК, чтобы изменять структуру и функции искусственных клеток. Нынешнее открытие может существенно упростить доставку лекарств к необходимым точкам в теле и открыть новые горизонты в синтетической биологии, — считают западные специалисты.
Unsplash
Результаты нового исследования опубликовали в журнале Nature Materials.
Визуализация реконфигурируемых ДНК-нанороботов, работающих на поверхности синтетических клеток /
Нанороботы смогли изменить ДНК
- Мембраны клеток играют важнейшую роль в биологических процессах. Их форма и структура определяют функциональность. Это легче понять по принципу «форма следует функции», известному из архитектуры и дизайна.
- В синтетической биологии попытка перенести упомянутый принцип на искусственные клетки стала настоящим вызовом.
- Но благодаря достижениям ДНК-нанотехнологий теперь возможно создавать транспортные каналы, которые позволяют терапевтическим белкам проникать через клеточные мембраны.
Так, исследовательская группа под руководством профессора Лауры На Лю разработала инструмент для управления формой и проницаемостью липидных мембран синтетических клеток.
Ученые отмечают: мембраны из липидного бислоя представляют собой упрощенные модели биологических мембран.
При этом синтетические мембраны используют для изучения динамики органических мембран, взаимодействия белков и поведения липидов.
Веха в ДНК-нанотехнологиях
Ученым из Германии удалось создать сигнал-зависимых ДНК-нанороботов, которые согласно программе взаимодействуют с синтетическими клетками мембран.
Так, используя гигантские униламеллярные везикулы (GUVs), немецким специалистам удалось изменить форму и функциональность искусственных клеток.
Штутгартская команда (слева направо): профессор Лаура На Лю, профессор Томас Спек, доктор Сиси Фан, профессор Стефан Нуссбергер, доктор Лунцзян Дин /
- «Наше исследование — важный шаг в применении ДНК-нанотехнологий для управления клеточным поведением», — заявила Лаура На Лю.
Представленные нанороботы, созданные на основе технологии «ДНК-оригами», способны менять свою форму и влиять на окружающую среду в микрометровом масштабе. То есть — их использование позволит создавать синтетические каналы в мембранах, через которые могут проходить крупные молекулы, например, белки и ферменты.
Новые возможности для терапии
Созданные немецкими учеными ДНК-структуры представляют собой полностью искусственные платформы, способные функционировать в биологической среде.
- «Мы можем программировать форму и конфигурацию везикул для формирования транспортных каналов в мембранах», — объяснил профессор Штефан Нуссбергер, соавтор нового исследования.
- Так, новый подход не имеет прямого биологического аналога, что делает метод особенно уникальным.
- В будущем система искусственных каналов, управляемых ДНК-нанороботами, может быть адаптирована для доставки терапевтических белков и ферментов к клеточным мишеням.
- Главное преимущество нового подхода — способность эффективно управлять процессами в клетках и создавать полностью синтетические платформы.
- «Наше исследование открыло новые возможности для моделирования поведения живых клеток: это может стать критически важным для разработки новых терапевтических стратегий и лечения», — подчеркнул профессор Хао Ян из Университета Штутгарта.