Studien upptäckte det bästa sättet att designa och bygga DNA "nanostrukturer" för att effektivt manipulera syntetiska liposomer (bilden) - små bubblor som traditionellt har använts för att leverera läkemedel mot cancer och andra sjukdomar. Kredit:Shutterstock.
Forskare har utarbetat hur man bäst får DNA att kommunicera med membran i vår kropp, vilket banar väg för skapandet av "minibiologiska datorer" i droppar som har potentiell användning i biosensing och mRNA-vacciner.
UNSW:s Dr. Matthew Baker och University of Sydneys Dr. Shelley Wickham ledde studien, som nyligen publicerades i Nucleic Acids Research .
Den upptäckte det bästa sättet att designa och bygga DNA-"nanostrukturer" för att effektivt manipulera syntetiska liposomer – små bubblor som traditionellt har använts för att leverera läkemedel mot cancer och andra sjukdomar.
Men genom att modifiera liposomernas form, porositet och reaktivitet finns det mycket större tillämpningar, som att bygga små molekylära system som känner av sin miljö och svarar på en signal att släppa en last, till exempel en läkemedelsmolekyl när den närmar sig sitt mål.
Huvudförfattaren Dr Matt Baker från UNSW:s School of Biotechnology and Biomolecular Sciences säger att studien upptäckte hur man bygger "små block" av DNA och utarbetade hur man bäst kan märka dessa block med kolesterol för att få dem att hålla sig till lipider, huvudbeståndsdelarna av växt- och djurceller.
"En viktig tillämpning av vår studie är biosensing:du kan sticka några droppar i en person eller patient, när den rör sig genom kroppen registrerar den den lokala miljön, bearbetar detta och levererar ett resultat så att du kan "läsa upp", den lokala miljön, " säger Dr. Baker.
Liposomens nanoteknik har blivit framträdande med användningen av liposomer tillsammans med RNA-vacciner som Pfizer- och Moderna COVID-19-vaccinerna.
"Det här arbetet visar nya sätt att fixera liposomer på plats och sedan öppna dem vid precis rätt tidpunkt", säger Dr. Baker.
"Det som är bättre är att de är byggda nerifrån och upp av individuella delar vi designar, vi kan enkelt skruva in och ur olika komponenter för att ändra hur de fungerar.
Tidigare har forskare kämpat för att hitta de rätta buffertförhållandena för lipider och liposomer för att säkerställa att deras DNA-"datorer" faktiskt fastnar vid liposomer.
De kämpade också med det bästa sättet att dekorera DNA:t med kolesteroler så att det inte bara skulle gå till membranet utan stanna där så länge det behövdes.
"Är det bättre i kanten? Mitten? Högar av dem? Få av dem? Nära strukturen som möjligt, eller långt som möjligt?" Dr. Baker säger.
"Vi tittade på alla dessa saker och visade att vi kunde skapa bra förutsättningar för DNA-strukturer att binda till liposomer på ett tillförlitligt sätt och 'göra något'."
Dr. Baker säger att membran är kritiska i livet eftersom de tillåter att fack bildas och därför kan olika typer av vävnader och celler separeras.
"Allt detta bygger på att membran i allmänhet är ganska ogenomträngliga", säger han.
"Här har vi byggt helt ny DNA-nanoteknik där vi kan slå hål i membran, på begäran, för att kunna skicka viktiga signaler över ett membran.
"Detta är ytterst grunden i livet för hur celler kommunicerar med varandra och hur något användbart kan göras i en cell och sedan exporteras för att användas någon annanstans."
Alternativt, hos patogener, kan membran störas för att förstöra celler, eller virus kan smyga sig in i celler för att replikera sig själva.
Forskarna kommer härnäst att arbeta med hur man kontrollerar DNA-baserade porer som kan triggas med ljus för att utveckla syntetiska näthinnor av helt nya delar. + Utforska vidare
