Открытие того, как создавать маленькие блоки из ДНК и заставлять их прилипать к липидам, имеет значение для биочувствительности и мРНК-вакцин, пишет eurekalert.org со ссылкой на Nucleic Acids Research. Ученые выяснили, как лучше всего заставить ДНК взаимодействовать с мембранами в нашем организме, открыв путь для создания «мини-биологических компьютеров» в каплях, которые потенциально могут использоваться в биосенсорных и мРНК-вакцинах.

Доктор Мэтью Бейкер из UNSW и доктор Шелли Уикхэм из Сиднейского университета совместно руководили исследованием. Они открыли лучший способ конструировать и создавать «наноструктуры» ДНК для эффективного управления синтетическими липосомами – крошечными пузырьками, которые традиционно использовались для доставки лекарств от рака и других заболеваний.

Но за счет изменения формы, пористости и реакционной способности липосом можно найти гораздо более широкие применения, такие как создание небольших молекулярных систем, которые чувствуют окружающую среду и реагируют на сигнал высвобождения груза, такого как молекула лекарства, когда он приближается к своей цели.

Ведущий автор доктор Мэтт Бейкер из Школы биотехнологии и биомолекулярных наук Университета Южного Уэльса говорит, что исследование открыло, как строить «маленькие блоки» из ДНК и как лучше всего пометить эти блоки холестерином, чтобы заставить их прилипать к липидам – основным составляющим клетки растений и животных.

«Одно из основных применений нашего исследования – это биочувствительность: вы можете прикрепить несколько капель к человеку или пациенту, и, двигаясь по телу, блоки записывают локальную среду, обрабатывают ее и выдают результат», – говорит доктор Бейкер.

Липосомная нанотехнология получила известность благодаря использованию липосом наряду с РНК-вакцинами, такими как вакцины Pfizer и Moderna от COVID-19.

«Эта работа показывает новые способы загонять липосомы на место, а затем открывать их в нужное время, – говорит д-р Бейкер. – По сравнению со старыми способами, новый имеет следующее преимущество: что они создаются снизу вверх из отдельных деталей, которые мы проектируем, мы можем легко вставлять и снимать различные компоненты, чтобы изменить способ их работы».

Ранее ученые изо всех сил пытались найти правильные буферные условия для липидов и липосом, чтобы убедиться, что их «компьютеры» ДНК действительно прикрепляются к липосомам. Они также пытались найти лучший способ снабдить ДНК холестерином, чтобы он не только попадал на мембрану, но и оставался там столько, сколько необходимо. Ученые размышляли, где лучше это сделать: на краю или в центре.

«Мы изучили все это и показали, что можем создать хорошие условия, чтобы структуры ДНК надежно связывались с липосомами и выполняли некие действия. – Доктор Бейкер говорит, что мембраны имеют решающее значение в жизни, поскольку они позволяют формировать компартменты и, следовательно, разделять различные типы тканей и клеток. – Все это зависит от того, что мембраны, как правило, довольно непроницаемы, – говорит он. – Здесь мы создали совершенно новую ДНК-нанотехнологию, с помощью которой мы можем пробивать отверстия в мембранах по запросу, чтобы иметь возможность передавать важные сигналы через мембрану. Это, в конечном счете, основа в жизни того, как клетки взаимодействуют друг с другом, и как что-то полезное может быть сделано в одной ячейке, а затем экспортировано для использования в другом месте».

С другой стороны, у патогенов мембраны могут быть повреждены, чтобы разрушить клетки, или вирусы могут проникнуть в клетки для самовоспроизведения. Затем ученые будут работать над тем, как контролировать поры на основе ДНК, которые могут активироваться светом, чтобы создать синтетические сетчатки из совершенно новых частей.