Nanobots ดีเอ็นเอ Origami ฆ่าเนื้องอกในการศึกษาที่ก้าวล้ำ

มีผู้ตรวจพบมะเร็งใหม่เกือบ 1.7 ล้านรายในสหรัฐอเมริกาในแต่ละปีและในแต่ละปีมะเร็งอ้างว่าเกือบ 600,000 ชีวิตในสหรัฐอเมริกาเพียงอย่างเดียวทำให้เป็นสาเหตุการเสียชีวิตอันดับสองของประเทศ การรักษาบางครั้งก็แย่กว่าความเจ็บป่วยเนื่องจากการผ่าตัดแบบรุกล้ำอาจทำให้เกิดบาดแผลและเคมีบำบัดอาจทำให้เกิดผลกระทบนอกเป้าหมายที่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อร่างกายทั้งหมด แต่เทคนิคใหม่ที่อธิบายไว้ใน เทคโนโลยีชีวภาพธรรมชาติ ซึ่งใช้ nanorobots ซึ่งเป็นหุ่นยนต์กล้องจุลทรรศน์เพื่อกำหนดเป้าหมายเฉพาะเนื้องอกและลดปริมาณเลือดที่มีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงการรักษาตลอดไป

ในบทความที่ตีพิมพ์ในเดือนกุมภาพันธ์ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของการใช้ DNA nanorobots ในการโจมตีเนื้องอกในหนูและสุกรที่เป็นมะเร็ง หุ่นยนต์ขนาดนาโนเมตรเหล่านี้ทำมาจาก DNA ที่เผยตัวออกมาในเวลาและสถานที่ที่เหมาะสมในการส่งมอบยา เท่านั้น เป้าหมายที่แน่นอนในร่างกาย DNA นั้นถูกพับขึ้นมาเหมือนโอริกามิซึ่งบรรจุโมเลกุลของ thrombin ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่ทำให้ลิ่มเลือด

เพื่อทดสอบว่าระบบส่งมอบยาเสพติดนี้ทำงานได้หรือไม่ทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐแอริโซนาและศูนย์นาโนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติของจีน Academy of Sciences แห่งชาติฉีด nanorobots เข้าไปในกระแสเลือดของหนูด้วยเนื้องอก พวกเขาพบว่าการรักษามีประสิทธิภาพตรงเป้าหมายเนื้องอกหยุดการเจริญเติบโตของพวกเขาและแม้กระทั่งการเริ่มต้นการตายของเนื้องอก

การหยุดการเจริญเติบโตของเนื้องอกยังไม่เพียงพอที่จะพิสูจน์ว่ายาทำงานได้เพราะมันต้องพิสูจน์ตัวเองว่าปลอดภัย ดังนั้นนักวิจัยยังฉีด nanorobots เข้าสู่กระแสเลือดของสุกรขนาดเล็ก Bama ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเป็นแบบจำลองที่ดีสำหรับการทดสอบความปลอดภัยของยาเบื้องต้นสำหรับมนุษย์ ข้อกังวลสำคัญอย่างหนึ่งของ nanorobots คือพวกมันสามารถเข้าไปในสมองและทำให้เกิดโรคหลอดเลือดสมอง แต่สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นกับสัตว์ทดลอง

ความแม่นยำของ nanorobots ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้พวกเขามีศักยภาพในการรักษามะเร็งอย่างปลอดภัยนั้นยิ่งใหญ่เนื่องจากโครงสร้างที่ออกแบบมาอย่างพิถีพิถัน “ บรรจุภัณฑ์” ที่ถือครองยาประกอบด้วยแผ่นดีเอ็นเอซึ่งมีขนาด 60 x 90 นาโนเมตรที่ห่อหุ้มโมเลกุลของลิ่มเลือด ด้านนอกของแผ่นพับเป็นโมเลกุลที่เป็นศูนย์ในนิวคลีนซึ่งเป็นโปรตีนที่มีอยู่ในเยื่อบุหลอดเลือดที่เกี่ยวข้องกับเนื้องอกที่กำลังเติบโต

โมเลกุลเหล่านี้เรียกว่า aptamers ทั้งคู่ตั้งเป้าไปยังจุดที่เหมาะสมในการส่งยา และ จริงๆแล้วเปิดแผ่น DNA ขึ้นมาเพื่อแสดง thrombin เมื่อ nanorobot พบจุดที่ถูกต้อง ในทางทฤษฎีแล้วเมื่อมีการปล่อยลิ่มเลือดมันจะจับตัวเป็นลิ่มเลือดที่เข้าสู่เนื้องอกดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ออกซิเจนในการเติบโต วิธีนี้ซึ่งส่วนใหญ่บีบคอเนื้องอกเป็นที่ระลึกถึงระดับของยาเสพติดโรคมะเร็งที่รู้จักกันเป็นสารยับยั้งการสร้างเส้นเลือดใหม่ซึ่งช่วยยับยั้งการเจริญเติบโตของหลอดเลือดที่เลี้ยงเนื้องอก

nanorobots เหล่านี้แสดงถึงคำสัญญาที่ยอดเยี่ยม แต่พวกเขายังไม่พร้อมสำหรับมนุษย์ เพื่อไปที่นั่นนักวิจัยกำลังหาพันธมิตรทางคลินิกเพื่อพัฒนาแนวทางการรักษานี้ต่อไป ถึงกระนั้นความจริงที่ว่ามันดูเหมือนว่าจะทำงานในหนูและหมูทำให้มีแนวโน้มว่า nanorobots เช่นนี้จะสามารถใช้ได้ในการรักษาโรคมะเร็งในช่วงอายุของเรา

บทคัดย่อ: หุ่นยนต์นาโนสโคปมีศักยภาพเป็นระบบนำส่งยาอัจฉริยะที่ตอบสนองต่อการกระตุ้นของโมเลกุล ด้วยการใช้ DNA origami เราได้สร้างหุ่นยนต์ดีเอ็นเอของตนเองที่ตั้งโปรแกรมเพื่อขนส่งน้ำหนักบรรทุกและนำเสนอพวกมันเป็นพิเศษในเนื้องอก nanorobot ของเรานั้นทำหน้าที่ได้จากภายนอกด้วย DNA aptamer ที่จับ nucleolin โปรตีนที่แสดงออกมาโดยเฉพาะในเซลล์ endothelial ที่เกี่ยวข้องกับเนื้องอกและการแข็งตัวของเลือด thrombin โปรตีเอสภายในโพรงภายใน ผู้ตรวจสอบการกำหนดเป้าหมายของนิวคลีนทำหน้าที่ทั้งในฐานะโดเมนเป้าหมายและเป็นตัวกระตุ้นระดับโมเลกุลสำหรับการเปิดกลไกของ DNA nanorobot thrombin ที่อยู่ภายในจะถูกสัมผัสและเปิดใช้งานการแข็งตัวที่บริเวณเนื้องอก ด้วยการใช้เมาส์จำลองที่มีเนื้องอกเราแสดงให้เห็นว่า DNA nanorobots ที่ฉีดเข้าเส้นเลือดดำส่ง thrombin โดยเฉพาะไปยังหลอดเลือดที่เกี่ยวข้องกับเนื้องอกและทำให้เกิดลิ่มเลือดในหลอดเลือดทำให้เกิดเนื้อร้ายของเนื้องอกและยับยั้งการเติบโตของเนื้องอก nanorobot พิสูจน์แล้วว่ามีความปลอดภัยและเฉื่อยทางภูมิคุ้มกันในหนูและสุกรขนาดเล็ก Bama ข้อมูลของเราแสดงให้เห็นว่า DNA nanorobots แสดงถึงกลยุทธ์การส่งมอบยาที่แม่นยำในการรักษาโรคมะเร็ง