Wat als we antilichamen zouden kunnen gebruiken als functionele hulpmiddelen voor nanotechnologietoepassingen? Een groep onderzoekers van de Universiteit van Rome Tor Vergata ging uit van deze simpele vraag, en de resultaten van hun onderzoek zijn nu gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Nanotechnologie maakt het ontwerp en de fabricage van moleculaire structuren op nanoschaaldimensies mogelijk met een groot potentieel voor vele gebieden, inclusief biogeneeskunde. Een handige manier om dergelijke nanostructuren te maken, is door synthetisch DNA als bouwmateriaal te gebruiken. Tegenwoordig, het is mogelijk om DNA-strengen te ontwerpen en te synthetiseren die, via eenvoudige en voorspelbare interacties, binden aan elkaar als legoblokjes en vormen prachtige 2D- en 3D-geometrieën op een controleerbare en precieze manier. Daten, veel vormen op nanoschaal zijn gemaakt met behulp van DNA-stenen, variërend van nanoboxen tot complexere geometrieën zoals een "Mona Lisa" op nanoschaal. Voor praktische toepassing van deze nanostructuren, echter, hun montage en demontage moeten worden geleid door moleculaire aanwijzingen van klinische relevantie.

Nutsvoorzieningen, een onderzoeksgroep aan de Universiteit van Rome Tor Vergata heeft aangetoond dat het mogelijk is om antilichamen te rekruteren als moleculaire bouwers om DNA-nanostructuren te bouwen of te ontmantelen.

De functie van antilichamen is het herkennen van en binden aan vreemde moleculen of eiwitten. Om deze reden, antilichamen zijn ideale biomarkers omdat ze specifiek worden geproduceerd om vreemde moleculen in het bloed aan te pakken. Elk antilichaam heeft zijn eigen doelwit en doet daarom zijn werk op een zeer specifieke en precieze manier.

"Dit project begon een paar jaar geleden toen we ons realiseerden dat deze verbazingwekkende functionaliteit van antilichamen om een ​​specifiek molecuul te herkennen en eraan te binden, opnieuw zou kunnen worden gebruikt voor nanotech-toepassingen, " zegt Francesco Ricci, professor aan de Universiteit van Rome Tor Vergata en senior auteur van het manuscript. "We hadden het idee om antilichamen te gebruiken als moleculaire werkers om structuren op nanoschaal te bouwen."

Simona Ranallo, een post-doc onderzoeker in de groep van Prof. Ricci en eerste auteur van het manuscript, zegt, "Om dit te doen, we gebruikten DNA-stenen die aan elkaar binden en nanostructuren van buisvorm vormen. Vervolgens hebben we dergelijke stenen opnieuw ontworpen met herkenningstags (antigenen) zodat hun assemblage wordt geïnitieerd door een specifiek antilichaam. De structuur van de nanobuisjes kan dus alleen worden opgebouwd als het antilichaam in het monster aanwezig is."

Ricci zegt, "Antilichamen zijn zeer gespecialiseerde werkers. Er zijn duizenden verschillende antilichamen, die elk hun eigen antigeen herkennen. We hebben gebruik gemaakt van deze geweldige functie en hebben verschillende stenen ontworpen die kunnen worden samengevoegd met verschillende specifieke antilichamen. Toen gingen we een stap verder. We hebben onze DNA-stenen zo gemanipuleerd dat ze niet alleen in de gewenste nanostructuur assembleren in de aanwezigheid van een specifiek antilichaam, maar ze kunnen ook volledig worden ontmanteld door een tweede antilichaamwerker."

Deze strategie demonstreert de mogelijkheid om intelligente nanostructuren te ontwerpen die kunnen worden gebouwd en vernietigd in aanwezigheid van een specifieke biomarker. Dit heeft potentiële toepassingen op biomedisch gebied, in diagnostiek of therapie.