Νανοσυσκευές παράγουν και χορηγούν φάρμακα απευθείας στο σημείο του προβλήματος

Η νανοτεχνολογία είναι ένας σχετικά νέος, αλλά ραγδαία αναπτυσσόμενος τομέας, όπου μικροσκοπικές συσκευές και εργαλεία μοριακής κλίμακας προσφέρουν συναρπαστικές δυνατότητες για το χειρισμό των ανθρωπίνων κυττάρων και των συστατικών που τα απαρτίζουν. Ερευνητές, αντιγράφοντας τις τακτικές που χρησιμοποιούνται από τους ιούς, προκειμένου να αποφύγουν το ανοσοποιητικό σύστημα, δημιούργησαν τις πρώτες νανοσυσκευές που επιβιώνουν από την επίθεση της φυσικής άμυνας του οργανισμού, ο οποίος τις αντιμετωπίζει φυσικά ως “ξένο σώμα”. Πρόκειται για ένα μεγάλο βήμα στην χρήση νανοσυσκευών σε κυτταρικό επίπεδο.

Ερευνητές από το ινστιτούτο Wyss του πανεπιστημίου του Harvard υποστηρίζουν ότι κατάφεραν να δημιουργήσουν μία νανοσυσκευή DNA που ολοκλήρωσε με επιτυχία την πρώτη της αποστολή. Όπως δημοσίευσαν στην ACS Nano, το κατόρθωμά τους αυτό ανοίγει τον δρόμο στην κατασκευή έξυπνων νανοσυσκευών που θα μπορούν να χειριστούν το DNA επιτυχώς.

Ο επικεφαλής της έρευνας, William Shih, βοηθός καθηγητής Βιολογικής Χημείας και Μοριακής Φαρμακολογίας στην Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ υποστηρίζει ότι η τεχνολογία αυτή “μιμείται την λειτουργία ενός ιού προκειμένου να κατασκευαστούν θεραπευτικά φάρμακα που στοχεύουν απευθείας στα κύτταρα”. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι ο ίδιος μηχανισμός “κάλυψης” μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να φτιάξουν τεχνητά “πρωτοκύτταρα”, τα οποία θα μπορούν να ανιχνεύουν τοξίνες στο πόσιμο νερό ή άλλα παθογενή στοιχεία στις τροφές.

Το DNA είναι κυρίως γνωστό για το ρόλο του ως μεταφορέας των γενετικών πληροφοριών. Αλλά οι ερευνητές πίσω από αυτή την τελευταία μελέτη το εξετάζουν από διαφορετική σκοπιά: βλέπουν το DNA ως “οικοδομικό υλικό τριών διαστάσεων”. Παίρνουν σκέλη του DNA και τα προγραμματίζουν να παίρνουν σχήματα, που θυμίζουν το ιαπωνικό origami.

Συγκεκριμένα, χρησιμοποιούν δεξιότητες origami σε επίπεδο νανοκλίμακας για να δημιουργήσουν συσκευές DNA που έχουν όλο και πιο περίπλοκο σχήμα και πλησιάζουν την πολυπλοκότητα των μοριακών μηχανισμών που υπάρχουν στα κύτταρα.

Η ερευνητική ομάδα κατασκευάζει ουσιαστικά μικροσκοπικά ρομπότ από DNA. Αυτά τα νανορομπότ DNA είναι ικανά για διάφορες λειτουργίες: μπορούν να αισθανθούν το περιβάλλον τους, να αντιληφθούν το πώς πρέπει να αντιδράσουν και στη συνέχεια να πυροδοτήσουν μια χημική αντίδραση.

Τέτοιες συσκευές δεν είναι καινούργιες. Για παράδειγμα, το 2012, ερευνητές στο Ινστιτούτο Wyss ανέφεραν πως δημιούργησαν “οριγκάμι DNA νανορομπότ” που στοχεύουν τα καρκινικά κύτταρα και τα αναγκάζουν να αυτοκαταστραφούν.

Επίσης το ίδιο έτος, οι επιστήμονες στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης δημιούργησαν “νανο-εργοστάσια” που μπορούν να παράγουν φάρμακα στα σημεία του οργανισμού όπου υπάρχουν όγκοι. Τα νανοσωματίδιά τους παράγουν πρωτεΐνες όταν πέφτουν επάνω τους ακτίνες υπεριώδους φωτός.

Αυτό που μέχρι σήμερα έλειπε, ήταν η ικανότητα των νανορομπότ αυτών να μην ανιχνεύονται από το ανοσοποιητικό σύστημα, τουλάχιστον μέχρι να ολοκληρώσουν την αποστολή τους. Ένας ιός κρύβεται από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή με τη βοήθεια μιας συσκευής “απόκρυψης”. Ο ιός προστατεύει γονιδίωμά του μέσα σε ένα στερεό στρώμα ελαιώδους πρωτεΐνης. Συγκεκριμένα έχει μία διπλή στρώση φωσφολιπιδίου ταυτόσημη με εκείνη που περιέχεται σε μεμβράνες που περιβάλλουν τα ζωντανά κύτταρα του ξενιστή.

Για να καταλήξουν σε λύση, αρχικά “δίπλωσαν” το DNA σε έναν ιό οκτάεδρου σχήματος. Στη συνέχεια έφτιαξαν “λαβές” στα άκρα του από όπου “κρέμασαν” λιπίδια. Αυτά, κατάφεραν να κάνουν τη μεμβράνη διπλής στρώσης να σχηματιστεί γύρω από το οκτάεδρο, αντιγράφοντας έτσι την μέθοδο του ιού.

Διαβάστε επίσης:

Cafe Scientifique: Υψηλή τεχνολογία Made in Greece; Μα φυσικά

Εμβόλια χωρίς βελόνες: η επανάσταση της νανοτεχνολογίας

Η δύναμη της νανοιατρικής στην έρευνα του καρκίνου

Η νανοτεχνολογία στην υπηρεσία της ινσουλίνης