Immagina di prendere filamenti di DNA, il materiale nelle nostre cellule che determina il nostro aspetto e il nostro funzionamento, e usarlo per costruire strutture minuscole in grado di fornire farmaci a bersagli all'interno del corpo o portare la miniaturizzazione elettronica a un livello completamente nuovo.
Anche se può sembrare ancora fantascienza per la maggior parte di noi, i ricercatori hanno messo insieme e sperimentato strutture del DNA per decenni. E, negli ultimi anni, il lavoro di scienziati come il professore di chimica della McGill University Hanadi Sleiman ha avvicinato l'uso di strutture di DNA artificiali a una varietà di applicazioni del mondo reale.
Ma poiché queste applicazioni continuano a svilupparsi, richiedono filamenti di DNA sempre più grandi e complessi. Questo ha creato un problema, perché i sistemi automatizzati utilizzati per produrre il DNA sintetico non possono produrre filamenti contenenti più di circa 100 basi (le sostanze chimiche che si uniscono per formare i filamenti). Possono essere necessarie centinaia di questi brevi filamenti per assemblare nanotubi per applicazioni come i sistemi intelligenti di somministrazione di farmaci.
Un metodo più economico
In una nuova ricerca pubblicata il 5 maggio in Comunicazioni sulla natura , però, Il team di Sleiman alla McGill riferisce di aver ideato una tecnica per creare filamenti di DNA molto più lunghi, compresi i modelli di sequenza progettati su misura. Cosa c'è di più, questo approccio produce anche grandi quantità di questi fili più lunghi in poche ore, rendendo il processo potenzialmente più economico e commercialmente fattibile rispetto alle tecniche esistenti.
Il nuovo metodo consiste nel mettere insieme piccoli fili uno dopo l'altro, in modo che si leghino a un filamento di DNA più lungo con l'aiuto di un enzima noto come ligasi. Un secondo enzima, polimerasi, viene quindi utilizzato per generare molte copie del lungo filamento di DNA, ottenendo maggiori volumi di materiale. Il processo della polimerasi ha l'ulteriore vantaggio di correggere eventuali errori che possono essere stati introdotti nella sequenza, amplificando solo il sequenziato correttamente, prodotto integrale.
Materiali del DNA di design
Il team ha usato questi filamenti come impalcatura per creare nanotubi di DNA, dimostrando che la tecnica consente di programmare con precisione la lunghezza e le funzioni dei tubi. "Alla fine, quello che otteniamo è un lungo, filamento di DNA sintetico con esattamente la sequenza di basi che vogliamo, e con esattamente tutte le unità di ripetizione che vogliamo, " spiega Sleiman, che ha co-autore dello studio con Graham Hamblin, che ha da poco conseguito il dottorato, e la dottoranda Janane Rahbani.
"Questo lavoro apre le porte verso una nuova strategia di progettazione nella nanotecnologia del DNA, " Sleiman dice. "Questo potrebbe fornire l'accesso a materiali di DNA di design che sono economici e in grado di competere con meno, ma tecnologie meno versatili. Nel futuro, gli usi potrebbero variare dalla sintesi personalizzata di geni e proteine, alle applicazioni in nanoelettronica, nano-ottica, e medicina, comprese diagnosi e terapia”.
