Wetenschap
Nieuwe DNA-origamitechniek belooft vooruitgang in de geneeskunde
Een nieuwe techniek voor het bouwen van DNA-structuren op microscopisch niveau heeft het potentieel om de toediening van medicijnen en de diagnose van ziekten te bevorderen, suggereert een onderzoek.
Een team wetenschappers van de universiteiten van Portsmouth en Leicester in Groot-Brittannië heeft een innovatieve manier ontwikkeld om DNA-origami aan te passen en te versterken.
DNA-origami is de methode om met opmerkelijke precisie nanostructuren te creëren, waarbij DNA-strengen als bouwstenen worden gebruikt. Deze structuren zijn echter kwetsbaar en kunnen gemakkelijk uit elkaar vallen onder biologische omstandigheden, zoals temperatuurschommelingen of blootstelling aan bepaalde enzymen die in levende organismen voorkomen.
In een artikel gepubliceerd in het Journal of the American Chemical Society hebben onderzoekers een unieke manier gepresenteerd om de origamistructuren sterker en veelzijdiger te maken in een éénpotsreactie, via een proces dat bekend staat als triplex-directed photo-cross-linking.
Door DNA-strengen tijdens het ontwerpproces strategisch te modificeren, konden ze extra nucleotidesequenties introduceren – de fundamentele bouwstenen van DNA – die dienen als bevestigingspunten voor functionele moleculen.
Hechting van de moleculen werd bereikt door gebruik te maken van triplexvormende oligonucleotiden die een verknopingsmiddel droegen. Vervolgens gebruikten ze een chemisch proces waarbij UVA-licht betrokken was om deze moleculen permanent aan de DNA-vormen te koppelen.
Een bijzonder voordeel van deze aanpak is het genereren van "super-nietjes" die ervoor zorgen dat de structuur met elkaar wordt verweven. Het artikel zegt dat verknoping met gebieden buiten de origamikern de gevoeligheid van de structuur voor hitte en demontage door enzymen dramatisch vermindert.
Senior auteur, Dr. David Rusling van de School of Pharmacy and Biomedical Sciences van de Universiteit van Portsmouth, zei:"De potentiële toepassingen van deze techniek zijn verreikend. Het vermogen om DNA-origami-structuren aan te passen met specifieke functionaliteiten houdt een enorme belofte in voor het bevorderen van medische behandelingen. en diagnostiek.
"We stellen ons een toekomst voor waarin DNA-origami-structuren kunnen worden gebruikt om medicijnen of DNA rechtstreeks aan zieke cellen af te leveren, of om zeer gevoelige diagnostische hulpmiddelen te creëren."
De huidige toepassingen van DNA-origami in de biogeneeskunde omvatten vaccins, biologische nanosensoren, medicijnafgifte, structurele biologie en leveringsvehikels voor genetische materialen.
Co-auteur Dr. Andrey Revyakin, voorheen van de Universiteit van Leicester, zei:"Mijn laboratorium heeft jarenlang geworsteld om DNA-origami-structuren te maken die functioneel blijven in biologische toepassingen in de praktijk. De op triplex gebaseerde methode van Dr. Rusling, die 'upgrades' ' de klassieke dubbele DNA-helix met een extra, derde streng stabiliseert de DNA-vormen, en doet dit met grote precisie, zonder de functionele modules van het molecuul aan te tasten."
Het artikel zegt dat de nieuwe strategie schaalbaar en kosteneffectief is, omdat deze werkt met bestaande origami-structuren, geen herontwerp van de steigers vereist en kan worden bereikt met slechts één DNA-streng.
Dr. Rusling voegde eraan toe:"Wat echt opwindend is aan deze techniek is dat het de onderliggende origami-DNA-sequentie niet veranderde, waardoor het de mogelijkheid bood om deze structuren te gebruiken als dragers voor synthetische genen."