DNA moleküllerinin birleşiminde oluşan DNA robotları insan kan hücrelerinin belirli bir türünü aramak ve hücrelere florasan etiketler eklemek için tasarlanmışlar. Sistemin detayları Nature NanoTechnology’de online olarak yayınlanmakta.

“Bu, böyle moleküllerin benzer sağlıklı hücreleri etkilemeden, belirli hücreleri işaretlemesi, iyileştirmesi ya da yok etmesinin yolunu açıyor”

Diyor çalışmanın baş araştırmacısı tıp ve biyomedikal mühendisliği asistan profesörü Milan Stojanovic.

“Deneylerimizde, hücrelerimizi florasan etiketlerle işaretledik. Bunun yerine hücreyi iyileştirmek için ilaç ya da yok etek için toksin de kullanabiliriz.”

Hücrelere ilaç iletmek için değişik DNA robotları tasarlanmış olsa da Stojanovic’in ekibinin ürettiği robotların önemli bir özelliği var. Bu DNA robotları, tek bir fark edilebilir özelliği paylaşmayan hücre popülasyonlarını ayırt etmeyi başarabiliyor.

Hücreler –kanser hücreleri dahil- nadiren kendilerini diğer hücrelerden ayırabilecek özellikler taşır. Bu nedenle başka hücrelere yan etkisi olmayan ilaçlar üretmek zordur. Belirli reseptörleri olan kanser hücrelerini hedef alan ilaçlar üretilebilir, ancak bu ilaç bu belirli reseptöre sahip sağlıklı hücreleri de hedef alacaktır.

Hücreleri daha kesin bir doğrulukta hedef almanın tek yolu, onları birden fazla özelliğin birleşimiyle tanımlamak. “Eğer hücre yüzeyindeki beş, altı ya da daha fazla proteini incelersek daha seçici olabiliriz” diyor Stojanovic. Hücre sınıflandırıcı büyük makineler birden fazla proteini inceleyerek hücreleri tanıma yeteneğine sahipler ancak şu zamana kadar tedavi bilimi bu yeteneğe sahip değildi.

Nasıl çalışıyor

Stojanovic ve Columbia’daki çalışma arkadaşları, hücre yüzeyinin değişik özelliklerini tanımlamak için karmaşık tek bir molekül üretmek yerine daha değişik ve potansiyel olarak daha kolay olan bir yöntem kullanılmış. Bu yöntemle birleştiklerinde bir robot oluşturan çok sayıda basit molekül üretilmiş.

Stojanovic, üç farklı yüzey proteinine sahip bir hücreyi tanımlamak için moleküler robotlar için üç değişik bileşen üretmiş. Her bileşen yüzey proteinlerinden birine özel anti-vücut üzerine eklenmiş bir parça çift sarımlı DNA’dan oluşmakta. Bu bileşenler bir hücre grubunun arasına eklendiğinde, robotların anti-vücut kısımları kendileriyle ilgili proteinlere tutunmaktalar.

Üç bileşenin de birleştiği hücrelerde robot tamamen fonksiyonel hale geliyor ve dördüncü bir bileşen DNA iplikleri arasında bir zincirleme reaksiyon başlatıyor. Zincirleme reaksiyonun sonunda –insan kanından alınan örneklerde 15 dakikadan kısa sürüyor- hücre florasanla etiketlenmiş oluyor.

“Konsept çalışmamızı kan hücreleri ile gösterdik, çünkü kan hücrelerinin yüzey proteinleri iyi bilinmektedir, ancak teoride moleküllerimiz vücudun her yerinde kullanılabilir”

Diyor Stojanovic. Ek olarak sistem dört, beş hatta daha çok proteini tanımlayacak şekilde geliştirilebilir. Araştırmacılar bundan sonra sistemin bir hayvan üzerinde çalıştığını göstermek için çalışıyorlar. Bir sonraki gösterim sistemin fareler üzerinde yapılan deneylerle ilgili olacak.

Linkler

http://newsroom.cumc.columbia.edu/2013/08/07/dna-robots-tag-cells/

http://www.rdmag.com/news/2013/08/dna-robots-find-and-tag-blood-cells