세포 과정을 탐색하기 위해 전적으로 DNA로 만들어진 '나노 로봇'

세포 과정을 탐색하기 위해 전적으로 DNA로 만들어진 '나노 로봇' 날짜: 2022년 7월 28일 원천: INSERM (Institut National de la santé et de la recherche médicale) 요약: DNA로 작은 로봇을 만들어 육안으로 볼 수 없는 세포 과정을 연구하는 데 사용하는 것... 공상과학 소설이라고 생각하면 용서받을 수 있지만 실제로는 진지한 연구 대상입니다. 이 고도로 혁신적인 '나노 로봇'은 많은 생물학적 및 병리학적 과정에 중요한 미시적 수준에서 가해지는 기계적 힘에 대한 면밀한 연구를 가능하게 해야 합니다. DNA로 작은 로봇을 만들어 육안으로 볼 수 없는 세포 과정을 연구하는 데 사용... 공상과학 소설이라고 생각하면 용서되지만 실제로 Inserm, CNRS 및 Université 과학자들의 진지한 연구 주제입니다. Montpellier의 구조 생물학 센터의 de Montpellier[1]. 이 고도로 혁신적인 "나노 로봇"은 많은 생물학적 및 병리학적 과정에 중요한 미시적 수준에서 적용되는 기계적 힘에 대한 더 면밀한 연구를 가능하게 해야 합니다. 그것은 Nature Communications 에 발표된 새로운 연구에 설명되어 있습니다. 우리의 세포는 미시적 규모로 가해지는 기계적 힘의 영향을 받아 우리 몸의 정상적인 기능이나 질병의 발병과 관련된 많은 세포 과정에 필수적인 생물학적 신호를 유발합니다. 예를 들어, 촉각은 부분적으로 특정 세포 수용체에 기계적 힘을 가하는 조건에 달려 있습니다(이 발견은 올해 노벨 생리의학상 수상). 접촉 외에도 기계적 힘에 민감한 이러한 수용체(기계수용기)는 혈관 수축, 통증 인식, 호흡 또는 귀의 음파 감지 등과 같은 다른 주요 생물학적 과정의 조절을 가능하게 합니다. 이 세포의 기계적 민감성의 기능 장애는 많은 질병과 관련이 있습니다. 예를 들어, 암: 암세포는 소리를 내고 미세 환경의 기계적 특성에 지속적으로 적응함으로써 신체 내에서 이동합니다. 이러한 적응은 특정 힘이 세포 세포골격에 정보를 전달하는 기계 수용체에 의해 감지되기 때문에 가능합니다. 현재, 세포 기계 민감성과 관련된 이러한 분자 메커니즘에 대한 우리의 지식은 여전히 매우 제한적입니다. 제어된 힘을 적용하고 이러한 메커니즘을 연구하기 위해 이미 여러 기술을 사용할 수 있지만 여러 가지 제한 사항이 있습니다. 특히, 비용이 많이 들고 한 번에 여러 세포 수용체를 연구할 수 없기 때문에 많은 데이터를 수집하려는 경우 사용하는 데 시간이 많이 걸립니다. DNA 종이접기 구조 대안을 제시하기 위해 구조생물학센터(Inserm/CNRS/Université de Montpellier) Inserm 연구원 Gaëtan Bellot이 이끄는 연구팀은 DNA 종이접기 방법을 사용하기로 결정했습니다. 이를 통해 DNA 분자를 구성 재료로 사용하여 미리 정의된 형태로 3D 나노구조를 자가 조립할 수 있습니다. 지난 10년 동안 이 기술은 나노기술 분야에서 큰 발전을 이루었습니다. 이를 통해 연구자들은 3개의 DNA 종이접기 구조로 구성된 "나노 로봇"을 설계할 수 있었습니다. 따라서 나노미터 크기의 인간 세포 크기와 호환됩니다. 처음으로 1피코뉴턴, 즉 1조분의 1뉴턴의 분해능으로 힘을 적용하고 제어하는 것을 가능하게 했으며, 1뉴턴은 손가락이 펜을 클릭하는 힘에 해당합니다. 인간이 만든 자가조립 DNA 기반 물체가 이렇게 정확한 힘을 가할 수 있는 것은 이번이 처음이다. 팀은 기계 수용체를 인식하는 분자와 로봇을 연결하는 것으로 시작했습니다. 이를 통해 로봇을 일부 세포로 안내하고 세포 표면에 국한된 표적 기계 수용체에 힘을 가하여 활성화할 수 있었습니다. 이러한 도구는 세포 기계 민감성과 관련된 분자 메커니즘을 더 잘 이해하고 기계적 힘에 민감한 새로운 세포 수용체를 발견하는 데 사용할 수 있기 때문에 기초 연구에 매우 유용합니다. 로봇 덕분에 과학자들은 힘을 가할 때 많은 생물학적 및 병리학 적 과정에 대한 주요 신호 경로가 세포 수준에서 활성화되는 순간을보다 정확하게 연구 할 수 있습니다. "피코뉴턴 힘의 시험관 및 생체내 적용을 가능하게 하는 로봇의 설계는 과학계의 증가하는 수요를 충족하고 주요 기술 발전을 나타냅니다. 그러나 로봇의 생체 적합성은 생체 내 응용 분야의 이점으로 간주될 수 있지만 또한 DNA를 분해할 수 있는 효소에 대한 민감도가 취약할 수 있으므로 다음 단계는 로봇 표면을 수정하여 효소의 작용에 덜 민감하도록 하는 방법을 연구하는 것입니다. 예를 들어 자기장을 사용하여 로봇을 활성화하는 모드"라고 Bellot는 강조합니다.