چگونه با کمک DNA کوچکترین آنتن جهان ساخته شد - پزشکی مدرن

به گزارش نانومگزین، پژوهشگراندانشگاه مونترآل (UdeM) کانادا، یک نانوآنتن را برای بررسی حرکات پروتئین ها ابداع کرده اند. این نانوآنتن، یک روش تازه برای بررسی تغییر ساختاری پروتئین ها به مرور زمان است و می تواند به دانشمندان در درک بهتر نانوفناوری های طبیعی و طراحی شده از طریق انسان کمک کند.

الکسیس والی بلیزل (Alexis Vallée-Bélisle)، استاد شیمی دانشگاه مونترآل و از پژوهشگران این پروژه گفت: نتایج این پژوهش، آنقدر هیجان انگیز هستند که ما می توانیم آنها را در حال حاضر به یک استارتاپ ارائه دهیم تا نانوآنتن تجاری سازی شود و در دسترس بیشتر پژوهشگران و صنایع دارویی قرار بگیرد.

پژوهشگران بیش از 40 سال پیش، نخستین سنتزکننده DNA را برای ایجاد مولکول هایی که اطلاعات ژنتیکی را رمزگذاری می کنند، ابداع کردند. والی بلیزل ادامه داد: شیمی دانان در سال های اخیر دریافته اند که از DNA می توان برای ساخت انواع نانوساختارها و نانوماشین ها نیز استفاده کرد.

وی اضافه کرد: ما با الهام از ویژگی های لگو مانند DNA و با استفاده از قطعاتی که معمولا 20 هزار برابر کوچک تر از موی انسان هستند، یک نانوآنتن فلورسنت مبتنی بر DNA ابداع کرده ایم که می تواند به توصیف عملکرد پروتئین ها کمک کند. نانوآنتن فلورسنت مانند یک رادیوی دو طرفه است که می تواند امواج رادیویی را هم دریافت و هم ارسال کند، نور را در یک رنگ یا طول موج می گیرد و با توجه به حرکت پروتئین، نور را به رنگ دیگری تبدیل می کند که ما می توانیم آن را تشخیص دهیم.

یکی از نوآوری های اصلی نانوآنتن ها این است که بخش گیرنده آنتن نیز از طریق تعامل مولکولی، برای حس کردن سطح مولکولی پروتئین مورد نظر استفاده می شود.

اسکات هارون(Scott Harroun)، دانشجوی مقطع دکتری رشته شیمی در دانشگاه مونترآل و از پژوهشگران این پروژه گفت: یکی از مزایای اصلی استفاده از DNA برای مهندسی نانوآنتن ها این است که شیمی DNA نسبتا ساده و قابل برنامه ریزی است.

وی اضافه کرد: نانوآنتن های مبتنی بر DNA را می توان با طول ها و انعطاف پذیری های متفاوتی ابداع کرد تا عملکرد آنها بهینه سازی شود. می توان یک مولکول فلورسنت را به راحتی به DNA متصل کرد و سپس این نانوآنتن فلورسنت را به یک نانوماشین بیولوژیکی مانند یک آنزیم متصل کرد. ما با تنظیم دقیق طراحی نانوآنتن، پنج آنتن به طول نانومتر ابداع کرده ایم تا هنگامی که پروتئین عملکرد بیولوژیکی خود را انجام می دهد، سیگنال مشخصی را تولید کند.

دانشمندان باور دارند که نانوآنتن های فلورسنت، راه های هیجان انگیز بسکمک را در بیوشیمی و نانوفناوری می گشایند. هارون گفت: به عنوان نمونه، ما توانستیم در زمان واقعی و برای نخستین بار، عملکرد آنزیم آلکالین فسفاتاز(ALP) را با انواع مولکول های بیولوژیکی و داروها شناسایی کنیم. این آنزیم، در بسکمک از بیماری ها از جمله سرطان های گوناگون و التهاب روده نقش دارد.

دومینیک لاوزون (Dominic Lauzon)، از پژوهشگران این پروژه گفت: این روش تازه علاوه بر کمک کردن به درک نحوه عملکرد یا عملکرد نادرست نانوماشین های طبیعی که به بیماری منجر می شوند، می تواند به شیمیدانان کمک کند تا به شناسایی داروهای تازه امیدوارکننده بپردازند و همچنین، مهندسان حوزه نانو را برای توسعه نانوماشین های بهبودیافته راهنمایی کند.

به گفته دانشمندان، یکی از پیشرفت های اصلی این نانوآنتن ها، سادگی استفاده از آنها است.

والی بلیزل اضافه کرد: شاید آنچه ما را بیش از همه هیجان زده می کند، درک این موضوع باشد که بسکمک از آزمایشگاه های سراسر جهان که مجهز به یک طیف سنج معمولی هستند، می توانند به راحتی از این نانوآنتن ها برای بررسی پروتئین مورد نظر خود استفاده کنند و به شناسایی داروهای تازه یا توسعه نانوفناوری های تازه بپردازند.

این پژوهش، در Nature Methods به چاپ رسید.