„Îl numim nanorobot, deoarece este capabil să îndeplinească anumite sarcini robotice”, spune Ido Bachelet, un coleg postdoctoral la Harvard Medical School din Boston, Massachusetts și unul dintre autorii studiului, care este publicat în numărul săptămânii al științei 1 . Odată ce dispozitivul recunoaște o celulă, explică el, aceasta își schimbă automat forma și livrează încărcătura.

Cercetatorii au proiectat structura nanorobotilor folosind software open-source, numit Cadnano, dezvoltat de unul dintre autori - Shawn Douglas, biofizician la Institutul Wyss pentru Inginerie Inspirata Biologic din Harvard. Apoi au construit roboții folosind origami ADN. Dispozitivele în formă de butoi, fiecare cu aproximativ 35 nanometri în diametru, conțin 12 situri pe interior pentru atașarea moleculelor de sarcină utilă și două poziții pe exterior pentru atașarea aptamerilor, șiruri de nucleotide scurte cu secvențe speciale pentru recunoașterea moleculelor pe celula țintă. Aptamerele acționează ca niște agățări: odată ce ambii și-au găsit ținta, deschid dispozitivul pentru a elibera sarcina utilă.

„Vă puteți gândi la asta ca la un fel de blocare combinată”, spune Bachelet. „Numai când ambii markeri sunt la locul lor, întregul robot se poate deschide.”

Cercetătorii au testat șase combinații de încuietori aptamer, fiecare dintre acestea fiind concepute pentru a viza diferite tipuri de celule canceroase din cultură. Cei proiectați pentru a lovi o celulă de leucemie ar putea alege acea celulă dintr-un amestec de tipuri de celule, apoi să-și elibereze sarcina utilă - în acest caz, un anticorp - pentru a opri creșterea celulelor. De asemenea, au testat sarcinile utile care ar putea activa sistemul imunitar.

Lucrarea „ne face încă un pas de-a lungul drumului de la cele mai inteligente medicamente de astăzi până la genul de nanoboti medicali pe care i-am putea imagina”, spune Paul Rothemund, bioinginer computerizat la California Institute of Technology din Pasadena și inventator al ADN origami 2 .

Chiar la țintă

Deoarece nanorobotii pot fi programați pentru a-și elibera sarcina utilă numai atunci când celula țintă se află în starea corectă a bolii, ei ating o specificitate care nu le lipsește altor metode de administrare a medicamentelor, spune Hao Yan, chimist și nanotehnolog la Universitatea de Stat din Arizona din Tempe. „Acest lucru profită cu adevărat de programabilitatea nanotehnologiei ADN.”

Rămâne de văzut dacă aceste structuri vor funcționa sau nu într-un organism viu. În primul rând, acestea sunt concepute pentru a comunica cu moleculele de pe suprafața unei celule. „Dacă ținta dvs. terapeutică se află în interiorul celulei, va fi dificil”, spune Bachelet.

Mai mult decât atât, nanorobotii sunt curățați rapid de ficat sau sunt distruși de nucleaze, enzimele mestecând fragmente de ADN rătăcite. Ar putea fi posibil să le acoperiți cu o substanță precum polietilen glicolul, utilizat pe scară largă pentru a crește durata de timp în care un medicament poate rămâne în organism, spune Douglas, sau „poate să împrumute inspirație din alte biomolecule sau celule” - cum ar fi roșu celule sanguine - „care pot circula în sânge pentru o lungă perioadă de timp”. El și colegii săi abia încep să se gândească la testarea nanoboturilor la șoareci, spune el. 

"Dacă acest tip de probleme pot fi rezolvate, atunci nanorobotii au șansa de a deveni terapeutice reale", spune Rothemund.