p Pesquisadores do Instituto Wyss de Engenharia Inspirada na Biologia da Universidade de Harvard desenvolveram um dispositivo robótico feito de DNA que pode potencialmente buscar alvos celulares específicos dentro de uma mistura complexa de tipos de células e fornecer instruções moleculares importantes, como dizer às células cancerosas para se autodestruir. Inspirado pela mecânica do próprio sistema imunológico do corpo, a tecnologia pode um dia ser usada para programar respostas imunológicas para tratar várias doenças. Os resultados da pesquisa aparecem hoje em Ciência . p Usando o método de origami de DNA, em que formas e objetos tridimensionais complexos são construídos dobrando fitas de DNA, Shawn Douglas, Ph.D., um bolsista de desenvolvimento de tecnologia da Wyss, e Ido Bachelet, Ph.D., um ex-bolsista de pós-doutorado da Wyss que agora é professor assistente na Faculdade de Ciências da Vida e no Nano-Centro da Universidade Bar-Ilan em Israel, criou um robô nanométrico na forma de um barril aberto cujas duas metades são conectadas por uma dobradiça. O barril de DNA, que atua como um contêiner, é mantido fechado por travas especiais de DNA que podem reconhecer e buscar combinações de proteínas da superfície celular, incluindo marcadores de doenças. Quando as travas encontram seus alvos, eles se reconfiguram, fazendo com que as duas metades do barril se abram e exponham seu conteúdo, ou carga útil. O contêiner pode conter vários tipos de cargas úteis, incluindo moléculas específicas com instruções codificadas que podem interagir com receptores de sinalização de superfície celular específicos.

p Douglas e Bachelet usaram este sistema para fornecer instruções, que foram codificados em fragmentos de anticorpos, a dois tipos diferentes de células cancerosas - leucemia e linfoma. Em cada caso, a mensagem para a célula era ativar seu "interruptor suicida" - um recurso padrão que permite que células envelhecidas ou anormais sejam eliminadas. E como as células de leucemia e linfoma falam línguas diferentes, as mensagens foram escritas em diferentes combinações de anticorpos.

p Esta abordagem nanoterapêutica programável foi modelada no próprio sistema imunológico do corpo, no qual os glóbulos brancos patrulham a corrente sanguínea em busca de qualquer sinal de problema. Esses combatentes da infecção são capazes de aprimorar células específicas em perigo, vincular-se a eles, e transmitir sinais compreensíveis para eles se autodestruírem. O nanorrobô de DNA emula esse nível de especificidade por meio do uso de componentes modulares nos quais diferentes dobradiças e mensagens moleculares podem ser ligadas e desligadas do sistema de entrega subjacente, tanto quanto diferentes motores e pneus podem ser colocados no mesmo chassi. O poder programável desse tipo de modularidade significa que o sistema tem potencial para um dia ser usado para tratar uma variedade de doenças.

p "Podemos finalmente integrar funções de detecção e computação lógica por meio de funções complexas, ainda previsível, nanoestruturas - alguns dos primeiros híbridos de DNA estrutural, anticorpos, aptâmeros e aglomerados atômicos de metal - destinados a úteis, direcionamento muito específico de cânceres humanos e células T, "disse George Church, Ph.D., membro do corpo docente do Wyss e professor de genética na Harvard Medical School, quem é o investigador principal do projeto.

p Como o DNA é um material biocompatível e biodegradável natural, A nanotecnologia de DNA é amplamente reconhecida por seu potencial como mecanismo de entrega de drogas e sinais moleculares. Mas houve desafios significativos para sua implementação, como que tipo de estrutura criar; como abrir, fechar, e reabrir essa estrutura para inserir, transporte, e entregar uma carga útil; e como programar este tipo de robô em nanoescala.

p Ao combinar vários elementos novos pela primeira vez, o novo sistema representa um avanço significativo na superação desses obstáculos de implementação. Por exemplo, porque a estrutura em forma de barril não tem tampas superior ou inferior, as cargas úteis podem ser carregadas lateralmente em uma única etapa - sem a necessidade de abrir a estrutura primeiro e, em seguida, religá-la. Também, enquanto outros sistemas usam mecanismos de liberação que respondem ao DNA ou RNA, o novo mecanismo usado aqui responde às proteínas, que são mais comumente encontrados na superfície das células e são amplamente responsáveis ​​pela sinalização transmembrana nas células. Finalmente, este é o primeiro sistema baseado em origami de DNA que usa fragmentos de anticorpos para transmitir mensagens moleculares - um recurso que oferece uma maneira controlada e programável de replicar uma resposta imunológica ou desenvolver novos tipos de terapias direcionadas.

p "Este trabalho representa um grande avanço no campo da nanobiotecnologia, pois demonstra a capacidade de alavancar os avanços recentes no campo do origami de DNA pioneiro de pesquisadores em todo o mundo, incluindo o próprio William Shih do Wyss Institute, para enfrentar um desafio do mundo real, ou seja, matar células cancerosas com alta especificidade, "disse o Diretor Fundador do Wyss Institute, Donald Ingber, M.D., Ph.D. Ingber também é Professor Judah Folkman de Biologia Vascular na Harvard Medical School e do Programa de Biologia Vascular do Children's Hospital Boston, e Professor de Bioengenharia na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard. "Este foco na tradução de tecnologias de laboratório em produtos e terapias transformadoras é o objetivo do Wyss Institute."