Tänk om läkarna hade en fjärrkontroll som de kunde använda för att styra en patients egna celler till ett sår för att påskynda läkningsprocessen? Även om en sådan enhet fortfarande är långt ifrån verkligheten, forskare som rapporterar i ACS-tidskriften Nanobokstäver har tagit ett viktigt första steg:de använde nära-infrarött ljus och en injicerad DNA-nanoenhet för att vägleda stamceller till en skada, som hjälpte muskelvävnad att växa igen hos möss.

Komplexa signalvägar koordinerar cellulära aktiviteter som rörelse, spridning och till och med död. Till exempel, när signalmolekyler binder till proteiner som kallas receptortyrosinkinaser på en cells yta, de triggar receptorerna att bilda par och fosforylera varandra. Denna process kan aktivera andra proteiner som i slutändan leder till att en cell rör sig eller växer. Hong-Hui Wang, Zhou Nie och kollegor undrade om de kunde introducera en nanoenhet till celler som skulle koppla om det här systemet, orsakar att receptorer aktiveras av nära-infrarött ljus istället för signalmolekyler. Forskarna valde nära-infrarött eftersom det kan gå genom levande vävnader, till skillnad från ultraviolett eller synligt ljus. Teamet riktade in sig på en receptortyrosinkinas som kallas MET, som är avgörande för sårläkning.

Forskarna designade en DNA-molekyl som kan binda till två MET-receptorer samtidigt, länka ihop dem och aktivera dem. För att få systemet att reagera på ljus, teamet fäste flera kopior av DNA-sekvensen till guld nanorods. När den är upplyst med nära-infrarött ljus, nanoroderna värmdes upp och släppte ut DNA så att det kunde aktivera receptorerna. Forskarna injicerade de DNA-bundna guldnanoroderna i möss på platsen för en skada och lyste ett nära-infrarött ljus på mössen i några minuter. Efter tre dagar, fler muskelstamceller hade migrerat till såret hos behandlade möss än hos kontrollmöss. De behandlade mössen visade också ökade tecken på muskelregenerering jämfört med obehandlade möss.