वायरल डीएनए रोबोट को मानव रक्त वाहिकाओं को अवरुद्ध करने और कैंसर के ट्यूमर को मारने के लिए प्रोग्राम किया गया है।

डीएनए रोबोट के माउस के संचार प्रणाली में आने के बाद 72 घंटों के भीतर एक रक्त वाहिका और कैंसर के ऊतक के परिगलन का रुकावट

डीएनए अणुओं ने यांत्रिक आणविक उपकरणों के डिजाइन और निर्माण के लिए एक उत्कृष्ट आधार साबित किया है जो बाहरी संकेतों का जवाब दे सकते हैं - और उनके आधार पर कुछ कार्यों को अंजाम दे सकते हैं। हाल के वर्षों में, वैज्ञानिकों ने वाहनों और इमेजिंग के लिए जांच के रूप में डीएनए रोबोट के साथ सफल प्रयोग किए हैं। कीटों और नेमाटोड्स कैनोर्हडाइटिस एलिगेंस पर विकसित कोशिकाओं से संवर्धित माध्यम में प्रयोग किए गए। लेकिन अभी तक, स्तनधारियों पर लक्षित दवा वितरण के साथ कोई प्रयोग नहीं किया गया है।

उसी समय, 2003-2005 से यह ज्ञात है कि एक सफल कैंसर उपचार रणनीति ट्यूमर के रक्त वाहिकाओं के चयनात्मक रुकावट है, ताकि इसे पोषक तत्वों और ऑक्सीजन से वंचित किया जा सके - और ट्यूमर कोशिकाओं की मृत्यु के हिमस्खलन को लॉन्च किया जा सके। डीएनए रोबोट इस कार्य के लिए आदर्श हैं। इसके अलावा, यह मानक रणनीति कई प्रकार के कैंसर के लिए काम करती है, क्योंकि रक्त नलिकाएं जो एक ठोस ट्यूमर की कैंसर कोशिकाओं को खाती हैं, अनिवार्य रूप से एक ही हैं।

चीनी वैज्ञानिकों की एक टीम ने सबसे पहले स्तनधारियों (चूहों) पर ऐसा प्रयोग किया था । उन्होंने डीएनए ओरिगामी विधि का उपयोग करके रोबोट का निर्माण किया और उन्हें थ्रोम्बिन अणुओं के साथ लोड किया। यह एक सेरीन प्रोटीज है, जो मनुष्यों और जानवरों की जमावट प्रणाली का सबसे महत्वपूर्ण घटक है। थ्रोम्बिन प्लेटलेट्स को सक्रिय करके प्लेटलेट एकत्रीकरण को नियंत्रित करता है और फाइब्रिनोजेन को परिसंचारी फाइब्रिन में परिवर्तित करता है, जिससे रक्त वाहिका (थ्रोम्बोसिस) का तेजी से रुकावट होती है।


थ्रोम्बिन के साथ एक नैनोरोबोट का डिज़ाइन और विवरण। ओरिगेमी डीएनए न्यूक्लियरोलिन पर प्रतिक्रिया करता है और एक आयताकार शीट में सामने आता है। यह थ्रोम्बिन अणुओं से भरा होता है, एक ट्यूब में लुढ़का होता है और जब बंद होता है, तो रक्त वाहिकाओं के माध्यम से जारी किया जाता है। रुकावट स्थल पर पहुंचकर, रोबोट न्यूक्लोलिन पर प्रतिक्रिया करता है, थ्रोम्बिन अणुओं को खोलता है और रिलीज करता है (नीचे के फोटोग्राफ में चमकीले धब्बे, एक स्कैनिंग परमाणु बल माइक्रोस्कोप द्वारा लिया जाता है, स्केल मार्क 100 एनएम से मेल खाता है)

इस विधि के प्रभावी उपयोग के लिए, थ्रोम्बिन की वांछित स्थान पर सटीक डिलीवरी और एक विशेष पोत के रोड़ा अन्य जहाजों को संभावित नुकसान को कम करने के लिए महत्वपूर्ण है जहां रोड़ा की आवश्यकता नहीं है। पारंपरिक तरीकों से इसे हासिल करना संभव नहीं था, इसलिए पहले कैंसर का इलाज करने के लिए शुद्ध थ्रोम्बिन का उपयोग नहीं किया गया था। चीनी डॉक्टरों ने डीएनए रोबोट की मदद से समस्या का सफलतापूर्वक हल निकालने में कामयाबी हासिल की। ये रोबोट थ्रोम्बिन की रक्षा करते हैं और इसे तब तक जारी नहीं करते हैं जब तक कि वे अपने रास्ते में कैंसर के ट्यूमर के एक विशिष्ट मार्कर - नाभिकोलिन से नहीं मिलते हैं। उसके साथ मिलने पर, रोबोट तुरंत खुल जाते हैं और "इलाज" जारी करते हैं।

डीएनए ओरिगामी विधि आपको वांछित आकार, आकार और कार्यक्षमता के नैनोस्ट्रक्चर के तर्कसंगत डिजाइन और उत्पादन बनाने की अनुमति देती है। वैज्ञानिकों ने मानव स्तन के कैंसर के साथ एक जीवित माउस पर एक प्रयोग किया - और वास्तविक उपयोग में ऐसे रोबोटों की प्रभावशीलता को साबित किया। रोबोटों ने एक विशिष्ट रक्त वाहिका को सफलतापूर्वक अवरुद्ध कर दिया जो ट्यूमर को खिलाती है और अन्य जहाजों को नहीं छूती है।

यह साबित करने के लिए कि रोबोट बड़े स्तनधारियों को भी नुकसान नहीं पहुंचाते, बौने घरेलू सूअरों (मिनी-सूअरों) पर अतिरिक्त प्रयोग किए गए, जो शरीर रचना और शरीर विज्ञान में मनुष्यों के समान हैं। सूअरों को एक मानक माउस चिकित्सीय खुराक (150 यूनिट प्रति सुअर) के डीएनए रोबोट के साथ इंजेक्शन लगाया गया था। चूंकि सूअरों में ट्यूमर नहीं था, रोबोट जहाजों में स्वतंत्र रूप से घूमते थे और काम नहीं करते थे। संचार प्रणाली और रक्त जमावट मापदंडों में कोई असामान्यता नहीं देखी गई। कुछ असामान्यताएं 350 इकाइयों की बढ़ती हुई खुराक के साथ देखी गई थीं, लेकिन वे अस्थायी हो गईं और महत्वपूर्ण अंगों का घनास्त्रता नहीं हुई।


बौना घरेलू सुअर

जैसा कि ऊपर चित्रण में दिखाया गया है, नैनोरोबोट कई कार्यात्मक तत्वों के साथ एक स्व-इकट्ठे नैनोट्यूब है। यह 90 × 60 × 2 नैनोमीटर मापने वाले आयताकार शीट में सामने आता है।

रोबोट बैक्टीरियोफेज एम 13 के जीनोमिक डीएनए से बना है। यह एक वायरस है जो एस्चेरिचिया कोलाई बैक्टीरिया (ई। कोलाई) को संक्रमित करता है। इस वायरस का डीएनए विभिन्न नैनोस्ट्रक्चर के निर्माण के लिए एक लोकप्रिय उपकरण है। पहले, ऐसे रोबोटों की किस्मों के साथ प्रयोग किए गए थे जो विभिन्न प्रोटीनों के पेलोड को ले जाने में सक्षम हैं। उदाहरण के लिए, उनका उपयोग बैटरियों में कोबाल्ट ऑक्साइड के नैनोवायरों को इकट्ठा करने में किया जाता है, साथ ही घने बंडलों में कार्बन नैनोट्यूब को पैक करने के लिए किया जाता है, जो फोटोवोल्टिक में उपयोग किया जाता है ।

हालांकि मानव प्रयोग अभी बाकी हैं, कुछ विशेषज्ञ मूल रूप से नए कैंसर उपचार पद्धति को वास्तविक सफलता मानते हैं। कैंसरग्रस्त ट्यूमर का चयनात्मक विनाश "बर्बरिक" कीमोथेरेपी की तुलना में बहुत अधिक आशाजनक लगता है, जो एक पंक्ति में सभी कोशिकाओं को नष्ट कर देता है। यदि दवा चुनिंदा रूप से केवल ट्यूमर पर कार्य करती है और एक स्वस्थ व्यक्ति के लिए हानिरहित है, तो सैद्धांतिक रूप से कोई भी प्रोफिलैक्सिस के रूप में डीएनए रोबोट के साथ इस तरह के "इंजेक्शन" ले सकता है। उसे किसी तरह का कैंसर हो गया है - दवा उसे मार देगी, अगर कोई ट्यूमर नहीं है - तो कुछ भी नहीं होगा।

जर्नल नेचर बायोटेक्नोलॉजी (doi: 10.1038 / nbt.4071, pdf ) में 12 जनवरी, 2018 को वैज्ञानिक लेख प्रकाशित किया गया था।