به گزارش سلامت نیوز به نقل از ایرنا،پژوهشگران موفق به ورود ربات‌های مولکولی مبتنی بر DNA به درون سلول‌های زنده شدند؛ گامی بزرگ که می‌تواند علوم زیستی و پزشکی را دگرگون سازد.
با پیشرفت‌های اخیر در فناوری رایانش DNA، پژوهشگران توانسته‌اند مدارهای رایانش‌گر DNA را از محیط آزمایشگاهی به فضای درون‌سلولی منتقل کنند. این مدارها همان نانوماشین‌هایی هستند که اکنون قابلیت تعامل مستقیم با زیست‌بوم پیچیده سلول را دارند.
فناوری در قلب سلول‌ها
در مرکز این دستاورد، مدارهای رایانش‌گر DNA قرار دارند که از فرآیند «جابجایی رشته با واسطه‌ی گیرنده (Toehold-mediated strand displacement)» بهره می‌برند؛ فرآیندی که در آن یک رشته DNA جدید جایگزین رشته قبلی می‌شود و واکنش زنجیره‌ای هدفمند ایجاد می‌کند.
مدارهایی مانند:
-
دروازه‌های الاکلنگی (Seesaw Gates)
-
واکنش‌های زنجیره‌ای هیبریداسیون (HCR)
-
دروازه‌های همکار (Cooperative Gates)
اکنون قادرند در محیط زنده سلول عملیات منطقی پیچیده، تقویت سیگنال‌ها و تصمیم‌گیری انجام دهند.
انتقال هوشمند و کنترل زیستی
برای انتقال این مدارها به درون سلول‌ها دو روش اصلی پیشنهاد شده است:
-
ورود مستقیم مدارهای مونتاژشده به سلول
-
رونویسی درون‌سلولی از روی RNA یا پلاسمیدها
در هر دو حالت، این نانوماشین‌ها توانایی پایش وضعیت متابولیکی سلول و تصمیم‌گیری براساس اطلاعات داخلی آن را دارند؛ مانند نوعی مغز کوچک در دل سلول!
تعامل با دنیای زیستی
ورودی‌های این مدارها می‌توانند:
-
اسیدهای نوکلئیک (DNA و RNA)
-
پروتئین‌ها
-
یون‌ها
-
ترکیبات شیمیایی کوچک
باشند. از آپتامرها (Aptamers) برای شناسایی این ورودی‌ها با دقت بسیار بالا استفاده می‌شود. همچنین، ترکیب این مدارها با ساختارهایی نظیر اوریگامی DNA، کنترل دقیق‌تر و هدفمندتری را ممکن کرده است.
چالش‌ها و راهکارها
یکی از موانع اصلی، پایداری این رشته‌ها در برابر آنزیم‌های تخریب‌کننده در محیط درون‌سلولی است. برای رفع این مشکل، محققان از روش‌هایی نظیر:
-
حلقه‌های محافظ DNA
-
محل‌های اتصال پروتئینی
-
اصلاحات شیمیایی مانند متیلاسیون
استفاده کرده‌اند.
افق‌های آینده
در چشم‌انداز آینده، این نانوماشین‌های DNA:
-
می‌توانند داروها را به‌طور هدفمند به سلول‌های خاص برسانند
-
وضعیت سلامتی سلول‌ها را تحلیل کنند
-
برای بیماری‌هایی مانند سرطان یا اختلالات ژنتیکی تصمیم‌گیری‌های درمانی انجام دهند
با تلفیق رایانش کلاسیک و سیستم‌های زیستی، اکنون زیست‌شناسی به عصری وارد شده که رایانش در مقیاس مولکولی به واقعیت نزدیک‌تر از همیشه است.
نظر شما