A DNS-origami segítségével, amely a DNS egymást kiegészítő szálainak kettős spirálokká hajtogatását jelenti, a tudósok olyan bonyolult szerkezetű kis eszközöket hozhatnak létre, amelyeket a szervezetbe fecskendezve gyógyszereket juttathatnak be vagy más feladatokat végezhetnek.
A nanotechnológia fejlődése lehetővé tette a DNS-struktúrák létrehozását olyan biomedicinális alkalmazásokban való felhasználásra, mint például védőoltások vagy gyógyszeradagoló rendszerek létrehozása, de egy nemrégiben egereken végzett vizsgálat a technológia biztonságosságát vizsgálta.
A tudósok a DNS origami (DO) nevű módszerrel, amely a DNS komplementer szálainak többszöri kettős spirálba hajtogatását jelenti, különféle apró, bonyolult szerkezetű eszközöket tudnak építeni, amelyeket a szervezetbe ültetve gyógyszerek szállítására vagy egyéb feladatok ellátására használhatnak. Mivel azonban ez a technológia még gyerekcipőben jár, a szakértők között nem egységes a vélemény arról, hogy a nanoszerkezetek veszélyes immunválaszokat okozhatnak-e, vagy más módon mérgezőek lehetnek-e állati szervezetekben.
Az Ohiói Állami Egyetem kutatói most megtették az első lépést, hogy választ adjanak erre a kérdésre. A Small című folyóiratban nemrégiben megjelent kutatás felfedezte, hogy bár nagy mennyiségben ezek a DNS-eszközök némileg befolyásolhatják az immunrendszert, ez nem elég markáns ahhoz, hogy káros legyen. Eredményeik arra is utalnak, hogy egyes gyógyászati alkalmazásoknak nagyobb hasznára válhatnak a különböző formák.
"A DNS hihetetlenül jól felépíthető, és hihetetlen, hogyan lehet módosítani és áttervezni, hogy nagyon összehangolt nanorobotokat alkossunk belőle" - mondta Christopher Lucas, a tanulmány vezető szerzője, az Ohio State gépész- és űrmérnöki karának kutatója. "Úgy véljük, hogy ez a technológia, amely hihetetlenül sok lehetőséget rejt magában, felhasználható a betegségek diagnosztizálására, kezelésére és megelőzésére."
Annak tesztelésére, hogy ez biztonságosan megvalósítható-e, Lucas csapata egerek segítségével összehasonlította két különböző nanoszerkezet biodisztribúcióját és toxicitását: egy lapos, egyrétegű 2D-s háromszöget, amelyet "Tri"-nek neveztek el, és egy 3D-s rúd alakú szerkezetet, amely a "Ló" becenevet kapta. Tíz napon keresztül mintegy 60 nőstény egeret folyamatosan intravénásan injekcióztak mindkét DO szerkezetből. De hogy valóban teszteljék a biztonságosságot, a kutatók a korábbi vizsgálatoknál tízszer nagyobb koncentrációban juttatták az egerek szervezetébe.
A kutatók valóban azt látták, hogy a Tri és a Ló alakfüggő gyulladásos reakciókat váltott ki, de mivel a válasz idővel csökkent, kimutatták, hogy az immunreakció hosszú távon viszonylag ártalmatlan. "Ez egy szerény immunválasz volt, de nem volt mérgező az állatokra nézve" - mondta Lucas. "Ennek megértése igazán kulcsfontosságú volt, amikor a preklinikai fejlesztés felé haladunk, és felkészítjük a technológiát a gyógyszeradagolási alkalmazásokra."
A kísérlet befejezésekor a csapat az egerek összes fontosabb szervét, vérét és vizeletét is begyűjtötte és leképezte, hogy nyomon követhessék az eszköz végső eloszlását a szervezetükben. Az eredmények azt mutatták, hogy mindkét típusú nanoszerkezetet internalizálták a különböző immunsejtek, csupán a DO-maradvány mennyisége különbözött az eredeti koncentrációtól attól függően, hogy mennyi ideig volt a szervezeten. Mivel biokompatibilisek, a nanostruktúrák történetesen viszonylag gyorsan kiürülnek a szervezetből, mondta Lucas. Ez pedig jó dolog, különösen akkor, ha a tudósok biztosítani akarják, hogy ezek az eszközök csak a beteg sejteket célozzák meg.
Nehéz azonban megjósolni, hogy másfajta nanoszerkezetek milyen kihívásokba ütközhetnek az emberi vagy állati szervezetben.
"Ha egyszer valamit biológiai rendszerbe helyezünk, akkor rengeteg változóval kell számolnunk" - mondta Carlos Castro, a tanulmány társszerzője, a gépészmérnöki és űrmérnöki kar professzora.
Ami a következő lépéseket illeti, mivel kimutatták, hogy a technológia nem mérgező az egerekre, a csapat szeretné az eszközöket kemoterápiás gyógyszerekkel feltölteni, és elkezdeni megtanulni, hogyan lehet ezekkel hatékonyan megcélozni a rákos sejteket állatokban. "Még csak a felszínt kapargatjuk" - mondta Castro. "Érdekes kérdések egész sorát tárjuk fel, amelyekbe mélyebben beleáshatjuk magunkat."
