Realizzate nanomacchine grandi come il dna per diagnosticare malattie


    Immaginiamo di voler costruire un intricato progetto architettonico, ad esempio un castello.

    Ora immaginiamo che tutti i singoli elementi vengano riuniti insieme e il castello si costruisca automaticamente. Infine, immaginiamo che questo castello sia così piccolo da poter essere misurato sulla stessa scala di DNA, virus e piccole molecole.

    Siamo appena entrati nel mondo su scala nanometrica, Eric Henderson vive qui.

    Immagine - Rappresentazione di molecola di DNA By Christoph Bock (Max Planck Institute for Informatics) - Own work, CC BY-SA 3.0, Wikimedia CommonsImmagine - Rappresentazione di molecola di DNA By Christoph Bock (Max Planck Institute for Informatics) - Own work, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons

    «È la magia del funzionamento del DNA» scrive il dott. Henderson, professore di genetica e di biologia cellulare presso la Iowa State University.

    Henderson, grazie alla collaborazione con il suo ex studente Divita Mathur, sta cercando di costruire nanomacchine in grado di avere applicazioni mediche reali in un futuro prossimo.

    I due ricercatori hanno recentemente pubblicato un articolo sulla rivista scientifica peer reviewed Scientific Reports che descrive il tentativo (riuscito) di progettare una nanomacchina in grado di rilevare il virus Ebola.

     

    Una macchina del genere si rivelerebbe preziosa nei Paesi in via di sviluppo poiché l’accesso alle attrezzature mediche per effettuare le diagnosi può essere molto complicato.

    Questa nanotecnologia potrebbe essere fabbricata a buon mercato e distribuita facilmente. Utilizzata in combinazione con un'app per smartphone, potenzialmente chiunque potrebbe utilizzare la tecnologia per rilevare la presenza del virus Ebola o altri tipi di malattie e agenti patogeni senza bisogno di strutture mediche tradizionali.

    La chiave sta nel capire le regole che governano il funzionamento del DNA, scrive Henderson.

    «È possibile sfruttare tale regola in modo che crei dei vantaggi per la medicina e le biotecnologie» prosegue il ricercatore.

    La struttura iconica della doppia elica di DNA significa che un filamento di DNA si legherà soltanto con un lato complementare. Ancora meglio, tali fili compatibili reciprocamente sono in grado di localizzarsi in maniera reciproca e in modo automatico, come un castello che si autocostruisce. Il prof. Henderson è riuscito a controllare questi stessi principi per le sue nanomacchine. I componenti, una volta aggiunti all'acqua vengono prima riscaldati e poi raffreddati, sono in grado di localizzarsi reciprocamente e di assemblarsi correttamente senza alcun ulteriore sforzo.

    Quali dimensioni ha una nanomacchina?

    Secondo Henderson una singola goccia d’acqua può contenere circa 40 miliardi di singole macchine.

    Le macchine agiscono come uno strumento di diagnostica che rileva determinate malattie a livello genetico. In un articolo pubblicato recentemente, Henderson e il dott. Mathur (ricercatore presso il Center for Biomolecular Science and Engineering del laboratorio di ricerca della Marina degli Stati Uniti di Washington, D.C.), hanno descritto le macchine che sono state progettate per rilevare segni dell’Ebola, anche se durante gli esperimenti è stata usata una versione fittizia del genoma virale (in pratica un modello) e non il genoma reale del virus Ebola.

    Henderson ha impiegato un sistema fotonico integrato che verifica la presenza delle molecole bersaglio. Se le macchine identificano quello che stanno cercando i ricercatori, il sistema fotonico fa lampeggiare una luce che può essere rilevata con una macchina chiamata fluorimetro.

    Scenari

    Questo tipo di tecnologia potrebbe essere modificato per identificare determinati tipi di molecole o di agenti patogeni, permettendo a chiunque e ovunque di eseguire test diagnostici senza avere accesso alle strutture sanitarie. I ricercatori sostengono che simili sistemi su scala nanometrica potranno essere utilizzati per somministrare un farmaco in maniera ultraprecisa proprio nel momento giusto.

    Queste nanomacchine costruite dal DNA incorporeranno il farmaco e lo condurranno verso la zona target.

    Tali progressi sembrerebbero non essere così lontani e potrebbero presto divenire a portata della medicina moderna. Gli scienziati dovranno soltanto pensare in piccolo, davvero in piccolo.

    Riferimenti

    Divita Mathur, Eric R. Henderson. Programmable DNA Nanosystem for Molecular Interrogation. Scientific Reports, 2016; 6: 27413 DOI: 10.1038/srep27413

     



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