Dlázdí cestu pro nanokomory DNA podobné viru, které diagnostikují onemocnení a vyrábejí léky

Nanotechnologie je pomerne nová, ale rychle se rozvíjející oblast, kde drobná zarízení a nástroje s molekulárním merítkem nabízejí vzrusující moznosti manipulace s bunkami a jejich komponentami. Nyní vedci, kterí kopírují taktiky, které pouzívají viry k vynechání imunitního systému, vytvorily první nanotechnologické prostredky, které prezily imunitní obranu tela. Dosazení dodává chybejícímu kusu do hádanky, jak pouzívat nanodevices na úrovni bunek.

Vedci na Harvardském Wyss Institute for Biological Inspired Engineering v Bostonu ríkají, ze jejich DNA nanodevice úspesne dokoncila první pilotní misi.

Psaní ACS Nano, dospejí k záveru, ze úspech poskytuje "platformu pro inzenýring sofistikovaných, nanotechnologií DNA pripravených k prekladu".

Takové "inteligentní nanoroboty DNA" by mohly pouzít logiku k diagnostice onemocnení, jako je rakovina dríve, nez mohou soucasné prístupy. Mohli by také zamerit léky prímo na vybrané nádory nebo dokonce je vyrobit na míste.

Mimické viry zamerené na konkrétní bunky

Senior William Shih, profesor biologické chemie a molekulární farmakologie na Harvard Medical School, ríká:

"Napodobujeme funkcnost viru a nakonec budeme vytváret terapeutiku, která specificky zameruje na bunky."

Vedci se domnívají, ze stejná metoda maskování by mohla být pouzita k výrobe umelých nádob nebo "protocellu", které by mohly detekovat toxiny v pitné vode nebo patogeny v potravinách.

DNA je vetsinou známá svou úlohou jako dopravce genetické informace. Ale vedci, kterí tuto poslední studii studují, se na to dívají jinak - vidí DNA jako 3D stavební materiál. Vezmou vlákna DNA a naprogramují je, aby se slozili do tvaru, pripomínajících japonské skládací umení origami.

Konkrétne pouzívají své znalosti o puvodu nanometru, aby vytvorily zarízení DNA, která jsou stále slozitejsí a blízí se slozitosti molekulárních stroju nalezených v bunkách.

Tým vytvárí drobné roboty z DNA. Tyto nanoroboty DNA jsou schopné nekolika funkcí: mohou cítit své zivotní prostredí, pracovat na tom, jak reagovat, pak udelat neco uzitecného, ??jako spoustení chemické reakce, provést pohyb nebo vytvorit mechanickou sílu.

Taková zarízení nejsou nová. Napríklad v roce 2012 vedci z Wyssovy institutu informovali o tom, jak vymysleli nanoroboty origami DNA, které se zamerují na rakovinové bunky a dorucují pokyny, které z nich ciní sebevrazdu.

Také tento rok vedci z Massachusetts Institute of Technology odhalili, jak vymysleli nano-továrny, které by mohly delat léky na nádorových místech. Jejich nanocástice produkují bílkoviny, kdyz na nich svítí ultrafialové svetlo.

Jak udelat DNA nanorobots neviditelný pro imunitní systém?

Nicméne, to, co chybí, je zpusob, jak se nanoroboty vyhnout imunitnímu systému - nebo se z neho alespon skrývat natolik, aby mohli vykonávat svou práci. Kdyz prof. Shih a kolegové injekcne podali nanoroboty do krevního reciste mysí, jejich imunitní systém rychle nasel a trápil je.

Profesor Shih, který je také profesorem biologie rakoviny na Institutu pro lécbu rakoviny Dana-Farber, ríká: "Jak bychom mohli chránit nase cástice pred zvýkáním?"

Nasli odpoved v prírode. Virus se skrývá z hostitelského imunitního systému pomocí maskování. Virus chrání svuj genom uvnitr pevného bílkovinného náteru pokrytého v olejové bílkovine - dvojitou vrstvou fosfolipidu - identickým s obsahem obsazeným v membránách obklopujících zivé bunky hostitele.

Profesor Shih ríká, ze premýsleli o tom, jestli by jejich obalení v podobe obalu nanáselo nanajvýs podobný efekt.

Abychom dospeli k takovému resení, nejprve slozili DNA do octahedronu o velikosti viru, pak se zabudovali do drzadel, na kterých visí lipidy, které pak nasmerovaly dvojvrstvou membránu, aby se shromázdily kolem oktadronu.

Nanovlákna potazená lipidovou dvojvrstvou vypadala stejne jako obalený virus

Povlecená nanodevina vypadala stejne jako obalený virus, kdyz byl viden pomocí elektronového mikroskopu.

Dalsím krokem bylo ukázat, ze obalené zarízení se muze vyhnout imunitnímu systému a prezít v tele. Za tímto úcelem byla zarízení nejprve nanesena barvivem a pak injektována mysí. Pomocí celého tela imaging, vedci mohli sledovat nanodevices tím, ze vidí, které cásti mysí zhnou.

Rovnez barvili a injikovali nepotazená zarízení do jiné skupiny mysí. Ty jen záríly v oblasti mocového mechýre a ukázaly, ze jejich imunitní systém je rychle rozbíjel a jejich tela byla pripravena vylucovat zbytky.

Ale mysi, které byly injektovány obalenými nanodevices, vyprávely jiný príbeh. Celá jejich tela zárívala hodiny, coz ukázalo, ze nanoprístroje zustaly v krevním obehu priblizne stejnou dobu jako úcinné léky.

Aby se ukázalo, ze obalené prístroje se také vyhnuly imunitnímu systému, vedci merili hladiny dvou imunoterapeutických molekul. Hladiny byly 100krát vyssí u mysí, které dostávaly nepotazené nanokompozity ve srovnání s temi, které obdrzely potahované tablety.

Vedci predpokládají, ze nanoroboty z maskování delají veci, jako je aktivace imunitního systému v boji proti rakovine nebo potlacení toho, aby prestal odmítat transplantované tkáne. Ríkají, ze hlavním bodem je schopnost ovládat imunitní systém.

Národní instituce zdravotnictví, výzkumná laborator Armádního výzkumného laboratore US Army a Wyss Institute na Harvardské univerzite prispely prostredky na studium.

V únoru 2014, Zdravotní novinky dnes hlásené na studii, která pouzívala nanocástice k zamerení na imunitní bunky zpusobující zánety. Vedci z Illinoisské univerzity v Chicagu vyvinuli systém pro presné zamerení imunitních bunek mimo kontrolu, aniz by zasahovali do správne fungujících imunitních bunek.

Dosazení rozvojového cíle tisíciletí vyzaduje koordinované úsilí

Projekt Milénních vesnic byl zaveden do vesnic subsaharské Afriky, aby koordinoval zlepsení mezi ruznými odvetvími, vcetne zemedelství, infrastruktury, zivotního prostredí, zdraví, vzdelávání a podnikání. Tri roky poté, co byl projekt implementován, nová studie profesora Jeffrey D Sachs a Dr. Paul M Pronyk z The Earth Institute na Columbijské univerzite v New Yorku, zverejnená online First on The Lancet, ukazuje, ze úmrtnost detí mladsích peti let 5 let kleslo o tretinu oproti srovnatelným kontrolním místum, coz dokazuje, ze je mozné urychlit pokrok projektu k dosazení rozvojových cílu tisíciletí tím, ze se zlepsí v ruzných odvetvích.

(Health)

Snizování cestování automobilu je stejne efektivní jako rezání kalorií

Udrzet zdravou váhu behem prázdnin nebo usilovat o dokoncení zdravého novorocního usnesení lze dosáhnout tím, ze se vyhýbám klasickým svátkum, jako jsou cukroví nebo cukroví, a také dlouhé jízde autem, naznacuje nový výzkum v casopise Preventive Medicine. Jak zacíná svátecní období, váha je bezným problémem.

(Health)