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Origami “a DNA” contro cellule cancerose

Creata grazie alla tecnica del cosiddetto origami a DNA un nanorobot in grado di riconoscere una cellula anomala, aprirsi e lasciar uscire frammenti di anticorpi che istruiscono la cellula al suicidio programmato. In futuro potrebbe essere usato per programmare le risposte immunitarie nel trattamento di varie malattie

Un dispositivo robotico basato sui principi del cosiddetto “origami a DNA” in grado di cercare specifici obiettivi all’interno di una complessa miscela di tipi cellulari e inviare al bersaglio importanti istruzioni molecolari, per esempio quella di autodistruggersi. E’ la prospettiva aperta da uno studio condotto da ricercatori Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering della Harvard University, che descrivono il nanorobot che hanno messo a punto in un articolo pubblicato sulla rivista “Science”.

L’origami a DNA sfrutta i filamenti pieghevoli di DNA per costruire strutture tridimensionali complesse. Il nanorobot creato da Shawn Douglas, Ido Bachelet e George M. Church è stato prodotto ispirandosi alla meccanica del sistema immunitario, e la sua tecnologia potrebbe un giorno essere usata per programmare le risposte immunitarie per il trattamento di varie malattie.

Il nanorobot ha una forma che ricorda quella di un barile aperto le cui due metà sono collegate da una cerniera. Questa struttura di DNA, che funge da contenitore, è tenuta chiusa da un particolare “laccio”, sempre di DNA, in grado di cercare e riconoscere specifiche combinazioni di proteine della superficie cellulare, compresi marcatori di malattia. Quando questi lacci di chiusura trovano l’obiettivi, si riconfigurano, provocando l’apertura della struttura di contenimento ed esponendo così il suo contenuto, per esempio molecole che possono interagire con la superficie cellulare inviando attraverso i suoi recettori opportune istruzioni.

Negli esperimenti, il sistema è stato utilizzato per inviare a due differenti tipi di cellule tumorali, di una forma di leucemia e di una forma di linfoma, le istruzioni necessarie per attivare i segnali intracellulari di scatenamento dell’apoptosi – il suicidio cellulare programmato – codificate in frammenti di anticorpi. Dato che le cellule leucemiche e quelle di linfoma, osservano gli autori, “parlano lingue diverse”, è stato necessario codificare i messaggi attraverso differenti combinazioni di anticorpi. Il nanorobot a DNA emula l’elevata specificità del sistema immunitario nell’identificare cellule in situazione critica attraverso l’uso di componenti modulari che permettono allla struttura di trasporto di veicolare lacci di chiusura e identificazione diversi e differenti carichi che fungono da istruzioni.

Poiché il DNA è un materiale naturale biocompatibile e biodegradabile, la nanotecnologia a DNA è ampiamente riconosciuta come uno dei migliori meccanismi di trasporto e consegna di farmaci e segnali molecolari. Ma per la sua realizzazione si sono dovuti superare numerosi complessi problemi, come quelli relativi, per esempio, al tipo di struttura per creare, al meccanismo di apertura per l’inserimento del carico, di chiusura e di riapertura, dovendo programmare il tutto su scala nanometrica.

“Questo lavoro rappresenta un importante passo avanti per le nanobiotecnologie poiché dimostra la capacità di sfruttare i recenti progressi nel campo dell’origami a DNA sperimentato dai ricercatori di tutto il mondo, per affrontare una sfida reale, quella di uccidere le cellule tumorali in modo altamente specifico”, ha dichiarato Donald Ingber, direttore del Wyss Institute.

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