Sciencemag.cz
Doporučujeme
Z DNA se už podařilo vytvořit nepřeberně nanostruktur, různých krychlí a podobných geometrických, přesně specifikovaných 2D i 3D útvarů. Problém je v tom, že až dosud se každý tvar i jeho konkrétní realizace musel navrhovat víceméně zvlášť.
Následující přístup trochu připomíná „Bioverilog“, tedy programovací jazyk, jímž lze přidat DNA s dodatečnou funkčností do bakteriálních buněk – aniž by se autor nápadu musel jakkoliv zaobírat nejen samotnou syntézou, ale i tím, jaké řetězce budou za funkci odpovědné:
Viz také: BioVerilog: Programovací jazyk pro DNA z MITu
Opět výzkumníci z MITu nyní publikovali v časopisu Science popis toho, jak by se nanostruktury z DNA daly generovat přímo. Návrhář nemusí rozumět příslušné technice a biochemii, prostě začne s požadovanou 3D strukturou, způsob přípravy mu potom již vytvoří zabudovaným průvodce, uvádí hlavní autor studie Mark Bathe. Průvodce dává na výběr, jak se základní geometrický model dále specifikuje, vytváří strukturu polygonů a jim pak potřebné báze/strukturu DNA přiřadí automaticky. Generuje se jak sekvence pro funkční části, tak i pro lešení, které je potřeba, aby objekt držel pohromadě. Podporovány jsou i složité struktury typu toroidů, tj. tvary s otvory.
Příslušný algoritmus jeho autoři pojmenovali Daedalus (DNA Origami Sequence Design Algorithm for User-defined Structures) – Daidalos, dle autora krétského Labyrintu. Ne že by podobné pokusy už neexistovaly, ale v minulosti se automatizace podařila jen pro sférické objekty a návrh ještě stejně vyžadoval ruční zásahy. To, že automatizace nyní funguje, jak má, se podařilo ověřit pomocí 3D kryoelektronové mikroskopie.
Autoři původní studie očekávají, že takto vytvářené struktury z DNA by se mohly uplatnit jako „klece“ dopravující látky na místa určení, jako očkovací vakcíny, nástroje pro editování genů (včetně moderních technik typu CRISPR). Na povrch nanočástic DNA se mohou vázat i definované proteinové struktury – podobně imunitní systém identifikuje viry. Možné využití je i pro ukládání dat do DNA, protože tímto způsobem se struktury fixují a zvyšuje se jejich stabilita (poznámka: i když otázka, zda pro čtení pak stejně není potřeba pevné 3D struktury „rozmotávat“, jak by se zase poskládaly zpět?). Hlavní ale má být, že další aplikace nyní mohou vymýšlet sami uživatelé, nejen biotechnologové – podobně jako se na makroskopické úrovni děje v případě 3D tisku.
Zdroj: Phys.org
