Lapkričio 22d. Penktadienis

DNR nanotechnologija – XXIa. panacėja?

2013 Rugpjūčio 14d.
Peržiūrų skaičius: 24048

Visas gyvybės pamatas slepiasi po keturių „raidžių“ (A, T, G, C) kombinacija DNR molekulėje. Iš pradžių buvo nustatyta, kad organizmų požymiai yra paveldimi pagal tam tikrus dėsnius. Vėliau atrasta, kad veiksniai, atsakingi už paveldimų požymių perdavimą, yra branduolyje. Ir galiausiai išsiaiškinta, kad būtent DNR molekulė yra atsakinga už genetinės informacijos saugojimą ir perdavimą. Tai viena svarbiausių, jei ne pati svarbiausia, atrasta biologinė molekulė. Tačiau, ar čia jau pabaiga? Ar galima teigti, kad pagaliau išsiaiškintos DNR molekulės funkcijos, ar reikėtų „reikalauti“ kažko daugiau? Atsakymas – reikėtų. Potencialios DNR galimybės turbūt neturi ribų ir yra daug žadančios medicinos bei kitose srityse.

Pastaruoju metu vis sparčiau vystosi nanobiotechnologijos mokslas, galintis itin pagerinti žmonijos gyvenimo kokybę. Terminas „nanobiotechnologija“ leidžia suprasti, kad šis mokslas – gyvojo pasaulio ir technologijų sintezė mikroskopiniame lygmenyje. Ši technologijų sritis siejasi su „atviromis sistemomis“, kurios, priešingai nei uždaros, itin glaudžiai susijusios su aplinka ir jos veiksniais. Atomo ar molekulės elgesys yra nulemtas kitų veiksnių, tokių kaip energijos priėmimas ar atidavimas, fizikinė būsena, organizacijos lygmuo ir kita. O tai reiškia, kad tie patys komponentai gali visiškai skirtingai „elgtis“ priklausomai nuo aplinkos, į kurią jie pateko. Tokios sudėtingos atvirų sistemų savybės reikalauja neišsenkančios mokslininkų, dirbančių šioje srityje, vaizduotės ir kritinio mąstymo kombinacijos. Dėl to nanobiotechnologijos vis dar yra tarsi vystymosi ir daug vilčių žadančioje stadijoje.

Nanobiotechnologijos objektą tyrinėja nanoskalės (10-9m) ribose, susikoncentruojant į įvairiausius biologinius procesus. Ši technologijų sritis apima struktūras, sukurtas ne vieną milijardą metų trunkančios natūralios atrankos. Minėtosios struktūros yra ne kas kita, o biologinės molekulės (DNR, RNR, baltymai ir kitos). Norint aptarti visus pasiekimus šioje mokslo srityje, turbūt neužtektų ir ištisos knygos, dėl to šiame straipsnyje labiausiai bus susikoncentruota į DNR nanotechnologijas. Ši sritis aprėpia tam tikro pobūdžio inžineriją – atrenkamos dominančios DNR molekulių sekos ir kuriami specifinių struktūrų dariniai.

KODĖL DNR?

DNR suteikia galimybę konstruoti nuspėjamą ar norimą nanostruktūrą. Pirma, remiantis komplementarumo (papildymo) principu, pakankamai nesunku užprogramuoti susijungimui tam tikrus, dominančius fragmentus. Svarbu paminėti, kad tam tikru būdu suformuoti vadinamieji „lipnūs DNR galai“ užtikrina ne tik norimą molekulių sujungimą ir įvairių geometrinių figūrų formavimą, bet ir produkto struktūrą, t. y. B formos DNR, kuri pakankamai gerai ištyrinėta. Antra, yra galimybė sujungti pasirenkamas sekas iš daugiau nei 100 „raidžių“. Trečia, gamta aprūpino mus fermentais – „įrankių dėže“, kurių dėka įmanoma atrankiai manipuliuoti šia molekule (fragmentai gali būti sujungti tam tikra norima tvarka, prakerpami specifinėse vietose, taip pat galima keisti jų topologiją). Visa tai padaro DNR struktūriškai, chemiškai ir funkciškai nuostabia medžiaga nanobiotechnologijų srityje.

NUO KO VISKAS PRASIDĖJO?

Revoliucija, vardu „DNR nanotechnologija“, prasidėjo dėka Seeman‘o bei jo kolegų 1980-aisiais ir tęsiasi iki dabar. Pradžioje buvo kubas. DNR fragmentai buvo sujungti panaudojant anksčiau minėtus „lipnius galus“. (Paveiksle: DNR fragmentų sujungimas ir figūros suformavimas (R. P. Goodman et al., Science 2005; 310, 1661))

Vėliau atsirado DNR origamis. Vietoje fragmentų prijungimo, šis metodas remiasi jau pagamintų atskirų dalių hibridizacija, o tai leido sukurti įvairias 2D ar 3D struktūras. (Paveiksle: 3D DNR „dėžutės“ origamis (Reza M. Zadegan, Michael L. Norton. Int. J. Mol. Sci. 2012; 13, 7149-7162)

O KUR TAI PRITAIKOMA?

Ši technologijų sritis yra spartaus vystymosi stadijoje ir žada nemažai naujų analitinių ir terapinių galimybių medicinoje, farmakologijoje ir kitose srityse. Didelis dėmesys skiriamas tyrimams, susijusiems su vaistų transportavimu organizme, ligų terapija. Vienas iš nanomedicinos interesų – vėžinių ląstelių naikinimas. Nanobiotechnologija siūlo kelias alternatyvas chemoterapijai. Naujausi tyrimai yra sukoncentruoti į gydymo metodų atradimą, pavyzdžiui, terapinių vaistų gabenimą organizme į konkrečią vietą, nepažeidžiant supančių ląstelių ar organų. Nanopernašos sistemos gali būti: virusiniai vektoriai, sintetinės genų pernašos sistemos, modifikuotos neorganinės dalelės ir anksčiau minėtos origamio būdu gautos DNR „dėžutės“. Daugiausia dėmesio dabar yra skiriama ne virusinio tipo dalelėms dėl to, kad jos yra mažiau toksiškos, sukelia mažesnį imuninį atsaką. Pernašos dalelių veikimo principas būtų toks: prie nanodalelių prikabinami specifiniai receptoriai, užtikrinantys, kad vaistai bus nugabenti į pažeistas ląsteles, apribojant galimą sveikų ląstelių pakenkimą. Ypač naudinga tai, kad šios nanosistemos vienu kartu galėtų pernešti keleto tipų pakankamos koncentracijos terapinius vaistus. Be to, dauguma nanosistemų yra sukonstruotos iš biologinių medžiagų (DNR, RNR) ir yra tarsi užprogramuotos apeiti daugelį organizmo apsaugos, atsparumo mechanizmų, kurie galėtų trukdyti patekti vaisto molekulėms į reikiamą vietą.

Tam tikri sintetiniai polimerai gali būti panaudojami itin mažų – siRNR molekulių viduląsteliniam gabenimui. siRNR molekulės yra atsakingos už žinduolių genų aktyvaciją ir nutildymą. Tikimasi, kad siRNR yra potenciali nauja terapinių medžiagų klasė, kuri reguliuotų genų veiklą. Jų nešikliai yra sudaryti iš magnetinių ir fluorescencinių nanodalelių. Magnetinės savybės leidžia jas nukreipti į tam tikrą vietą, o fluorescencija leidžia šias daleles aptikti. siRNR gabenimo specifinės konstrukcijos – dendrimerai (iš lipidų ir kitokių nanodalelių sukurtos šakotos struktūros) pasižymi stabilumu, bioaktyvumu ir specifiškumu. (Paveiksle: Sartor V et al., J Am Chem Soc 1999, 121(12):2929 – 2930)

Specifinės DNR dalies aptikimas labai svarbus įvairių patogeninių ir genetinių ligų diagnozavimui. Daugelis aptikimo technikų yra paremtos DNR (taikinio) susijungimu su fluorescuojančiais, radioaktyviais ar kitokiais konstruktais. Vienas iš tokių pavyzdžių – fluorescuojantis DNR pradmuo: suformuojama tam tikra struktūra su prikabintu fluoroforu viename ir „gesintuvu“ kitame gale. Fluorescencijos signalas žiedo formos molekulėje nesusidaro dėl šalia esančių, vienas kitą neutralizuojančių galų. Kai įvyksta hibridizacija su taikiniu, fluoroforo ir „gesintuvo“ molekulės erdviškai atsiskiria, ir fluorescuojantis signalas parodo, kad mus dominanti seka buvo aptikta.

SUMMA SUMMARUM

Keisdama DNR molekulės kombinacijas, gamta kuria tikrus stebuklus – visas gyvasis pasaulis yra neįtikėtinos įvairovės. Mokslo pasaulis akivaizdžiai bando sekti Motinos Gamtos pavyzdžiu. Ne tik DNR nanotechnologijų, bet ir kitų nanobiotechnologijų dėka atsiveria tokios galimybės, kurias anksčiau įsivaizduodavo tik didžiausi fantazuotojai. Šis mokslas apima sritį, kuri manipuliuoja ląstelėje gaminamais struktūriniais komponentais. Varijuojant jais tarsi „žaidžiame“ gyvybės pamatu, ir įvairius procesus bandome pakreipti norima linkme. Nanobiotechnologijos yra dar tik vystymosi stadijoje ir prireiks tikrai nemažai laiko, kol visi atradimai, idėjos bus realizuoti ir praktiškai pritaikyti. Juk ši stadija yra tarsi variklis, skatinantis pasitelkti visą savo kūrybiškumą, žinias ir „stačia galva“ pasinerti į užburiantį atradimų pasaulį. Nobelio premijos laureatas Isidor Isaac Rabi yra pasakęs, kad „mokslas yra nuostabus žaidimas – įkvepiantis ir gaivinantis. O viso žaidimo laukas – pati visata“. Šiuo atveju, visata nanolygmenyje yra ne mažiau intriguojanti, nei toji, kurios dalelę matome pakėlę galvas.

Šaltiniai:

  • Zahid et al. DNA nanotechnology: a future perspective. Nanoscale Research Letters 2013; 8:119.
  • Reza M. Zadegan, Michael L. Norton.Structural DNA Nanotechnology: From Design to Applications. International Journal of Molecular Sciences 2012; 13:7149–7162.
  • Rudol f J Koopmans, Amalia Aggeli. Nanobiotechnology — quo vadis? Current Opinion in Microbiology 2010; 13:327–334.
  • Khalid M. Abu-Salah, Anees A. Ansar i , Salman A. Alrokayan. DNA-Based Applications in Nanobiotechnology. Journal of Biomedicine and Biotechnology 2010; ID 715295.
Straipsnio autorė: Greta Kaselytė (VU Genetikos II kurso studentė)

Daugiau skaitykite Biomedicinos mokslų studijoje www.mokslustudija.lt

Žymės: DNR , DNR molekulės

Spuogai kamuoja ne tik paauglius, bet ir vyresnio amžiaus žmones

Spuogai kamuoja ne tik paauglius, bet ir vyresnio amžiaus žmones

Spuogai (aknė) - tai lėtinė uždegiminė odos liga, kuri ypač pasireiškia jauniems žmonėms, dažniausia paauglystėje, kuomet grožis yra ypatingai svarbus. Ši liga sukelia didelį psichologinį diskomfortą, tiek atsiradus spuogams, tiek vėliau dėl jų...


Atopinės odos priežiūra. BIONIKE - TRIDERM kosmetika

Atopinės odos priežiūra. BIONIKE - TRIDERM kosmetika

Atopinis dermatitas (AD) – tai lėtinis, pasikartojantis odos uždegimas, kuriam būdingas nuolat savo vietą ir formą keičiantis, labai niežtintis bėrimas.


Ilgaamžiškumas – tai tik svajonė?

Ilgaamžiškumas – tai tik svajonė?

XXI-as amžius – tai aukso amžius įvairioms kompanijoms, „parduodančioms žmogui jaunystę“ – kiekvieną dieną galime išgirsti reklamų, kuriose kalbama apie „nuostabius“ produktus stabdančius senėjimą: įvairūs...


Glaukomos gydymo galimybes plečia kamieninės ląstelės

Glaukomos gydymo galimybes plečia kamieninės ląstelės

Glaukoma – lėtinė akių liga, kurios laiku nediagnozavus ir nepradėjus gydyti, galima apakti. Šiuo metu pasaulyje glaukoma laikoma viena iš nepagydomų ligų. Ji klastinga tuo, kad pačiose pirmosiose ligos stadijose žmogus dažniausiai nieko...


Medus gydo daugelį ligų

Medus gydo daugelį ligų

Sergant skrandžio opalige reikia 1 valandą prieš valgį išgerti tirpalo, paruošto iš 1 arbatinio šaukštelio medaus ir 1 stiklinės kambario temperatūros vandens. Šis tirpalas tinka ir sergant gastritu, tik reikia jį papildyti šaukšteliu žiedadulkių....


Kamieninės ląstelės: apsaugokime savo vaikus ir šeimą

Kamieninės ląstelės: apsaugokime savo vaikus ir šeimą

Daugiau kaip 20 metų pasaulyje naudojamasi galimybe išsaugoti savo kūdikio virkštelės kraujo ląsteles. Lietuvoje apie tokią galimybę sužinojome palyginus visai neseniai. O ir pats terminas “kamieninės ląstelės” daugeliui mūsų skamba...


Sezoninė alergija. Kaip sau padėti?

Sezoninė alergija. Kaip sau padėti?

Pavasaris pamažu įsibėgėja o su juo kartu skuba skleistis pumpurai, žydėti medžiai, krūmai ir žolės. Vieniems žmonėms tai atneša džiaugsmą, o kitiems, deja, kančias dėl šienligės. Ašarojančios akys, bėganti, perštinti ir užgulusi nosis tikrai...


Kaip be vaistų įveikti galvos skausmą?

Kaip be vaistų įveikti galvos skausmą?

Efektyviau negu vaistinėse parduodamais preparatais kai kurias ligas galima gydyti liaudies medicinos metodais. Tačiau ar galima liaudies metodais įveikti galvos skausmą? Maskvos I.M.Sečeniovo medicinos akademijos mokslininkė Jelena Akaračkova į...


Raumenys palaiko ne tik kūno, bet ir smegenų fizinę formą

Raumenys palaiko ne tik kūno, bet ir smegenų fizinę formą

Daugeliui raumenys - tai tik kūno judamojo aparato dalis. Tačiau jų veikla kur kas platesnė ir svarbesnė. Aktyvūs raumenys tarsi didžiausia kūno liauka išskiria tam tikras mūsų sveikatai svarbias medžiagas. Todėl, mažai judant, ne tik silpsta...


Jūsų šeimos narys serga diabetu ir yra nuolat pavargęs?

Jūsų šeimos narys serga diabetu ir yra nuolat pavargęs?

Nuovargis yra daugelio ligų požymis, tačiau kartais jis gali būti ir ligos pasekmė. Skausminė neuropatija dažna sergančiųjų diabetu palydovė, o jos sukeliamas skausmas labai trikdo miegą, dėl to sergantieji dieną jaučiasi mieguisti, pavargę. Kaip...


Arbata — kūnui ir sielai

Arbata — kūnui ir sielai

Arbatų rūšių įvairovė skatina domėtis, kuri yra naudingesnė, skanesnė, malonesnė. Provizorės Nijolės Obrikirnės teigimu, arbata — individualus pasirinkimas. Provizorė N. Obrikienė apie arbatas pradeda pasakoti nuo žaliosios arbatos. Ji...


Inovatyvus venų varikozių gydymas medicininiais klijais - jau atliekamas Baltijos ir Amerikos klinikoje!

Inovatyvus venų varikozių gydymas medicininiais klijais - jau atliekamas Baltijos ir Amerikos klinikoje!

Praėjusių matų rudenį Baltijos ir Amerikos terapijos ir chirurgijos klinikoje pirmą kartą Lietuvoje buvo pristatyta minimaliai invazinė venų varikozių gydymo procedūra – kraujagyslių gydymas medicininiaiis bioklijais.


Nugaros skausmams įveikti – pratimai pagal spalvą

Nugaros skausmams įveikti – pratimai pagal spalvą

Nugaros skausmas – daugiau nei 60 procentų žmonių pažįstama problema. Nugaros skausmus gali sukelti įvairios priežastys, skausmas dažniausiai atsiranda, kai nugaros raumenys ar kiti audiniai patiria per didelį krūvį, būna įtempti, dėl to jie...


Nukentėjusysis kelyje – kaip jam padėti?

Nukentėjusysis kelyje – kaip jam padėti?

Atpažinkite pavojingą būklę ir greitai priimkite sprendimus. Ją atpažinti padės išoriniai požymiai – neįprastas garsas, išvaizda, kvapas ir elgsena. Nesiartinkite prie nukentėjusiojo neįsitikinę, kad įvykio vieta saugi ir negresia pavojus...


Medus gerina smegenų darbą

Medus gerina smegenų darbą

Medus yra nuostabi natūrali priemonė organizmo formai palaikyti. Kiekvieną rytą nieko nevalgius ir vakare prieš einant miegoti reikėtų suvalgyti po šaukštelį medaus. Medus pagerina smegenų veiklą ir leidžia palaikyti jų temperatūrą laipsniu...


Kaip valdininkai, „farmacijos mafija“ ir žiniasklaida gydo žmones?

Kaip valdininkai, „farmacijos mafija“ ir žiniasklaida gydo žmones?

Kaip žinia, net 50 proc. sveikatos priklauso nuo mūsų elgesio ir gyvenimo būdo, apie 20 proc. – nuo paveldimumo, dar 20 proc. – nuo gyvenamosios aplinkos ir tik 10 proc. – nuo sveikatos apsaugos sistemos veikimo arba neveikimo....


Alginatinio tvarsčio Sorbalgon naudojimas

Alginatinio tvarsčio Sorbalgon naudojimas

Pirmuosius mokslinius darbus, susijusius su alginatų ekstrakcija iš rudųjų jūros dumblių, XIX a. pabaigoje pateikė chemikas E. C. Stanfordas. Jis nustatė, kad alginatai pasižymi savybėmis sulaikyti tirštus skysčius ir sudaryti gelio konsistencijos...


SOS  mažakraujystė!

SOS mažakraujystė!

Kraujas yra skystas organizmo audinys, lemiantis visas jo gyvybines funkcijas. Jis po visą kūną išnešioja įvairias medžiagas ir šilumą, taip pat atlieka apsauginę organizmo funkciją. Kad kraujas galėtų pilnavertiškai atlikti savo darbą, svarbu,...


Virkštelėje - gyvybės galia

Virkštelėje - gyvybės galia

Nuo pirmųjų gyvybės užsimezgimo sekundžių iki akimirkos, kai vaikutis išvysta šį pasaulį, mamos organizmas jam teikia viską, kas reikalingiausia. Placenta ir virkštelė jungia mamą ir vaikutį kol jis dar yra gimdoje, tačiau šie organai gali tapti...


Mumijų skenavimas rodo, kad senoliai taip pat sirgo kraujagyslių ligomis

Mumijų skenavimas rodo, kad senoliai taip pat sirgo kraujagyslių ligomis

Gydytojai nevengia priminti, kad riebus maistas bei mažai judrus gyvenimo būdas skatina trombų formavimąsi kraujagyslėse. „Blogasis“ cholesterolis ir imuninės ląstelės, vadinamos makrofagais, nusėda ant kraujagyslių sienelių ir...


Venų varikozė, inovatyvus gydymas lazeriu

Venų varikozė, inovatyvus gydymas lazeriu

„Kojų venų ligos yra daugelio kartų problemos, žinomos nuo senovės laikų. Kas antrai moteriai ir kas ketvirtam vyrui, kurie kreipiasi į šeimos gydytoją, nustatoma sutrikusi kojų veninė kraujotaka. Vieniems pasireiškia kojų patinimu, kitiems...


Alergiškas dulkėms? Gyvūnams? Dulkių erkėms? Kenti nuo šienligės? Švokštimo? Čiaudulio? Niežulio?

Alergiškas dulkėms? Gyvūnams? Dulkių erkėms? Kenti nuo šienligės? Švokštimo? Čiaudulio? Niežulio?

Pagal Karališkojo vidaus ligų gydytojų koledžo duomenis, Jungtinėje Karalystėje yra 18mln. nuo alergijos kenčiančių žmonių ir iki 100.000 visą dieną dirbančių alergijos specialistų, sprendžiančių jų problemas! Bio-life HomeCare Range (Bio-life...


Avižos - naudingiausia klajoklių dovana

Avižos - naudingiausia klajoklių dovana

Galima prielaida, kad pirmosios avižos pas mus išdygo globalizacijos pradininko - nenugalimojo Čingischano dėka. Jei ne avižos, nei jis, nei jo sūnūs nebūtų turėję tokios eiklios ir stiprios kavalerijos, XIII amžiuje išplėtusios Mongolijos...


Vidurių užkietėjimo priežastys

Vidurių užkietėjimo priežastys

Gali būti keletas vidurių užkietėjimo priežasčių. Jos visos susijusios su industrializacija, intensyviu gyvenimo tempu. Civilizuotose šalyse per daug valgoma gyvulinės kilmės produktų, valyto maisto (aukščiausios kokybės miltų gaminių, poliruotų...


Laisvieji radikalai – daugelio ligų priežastis?

Laisvieji radikalai – daugelio ligų priežastis?

Mokslininkus nuo seno domino klausimas, kodėl vienų šalių gyventojai gyvena ilgiau ir yra sveikesni nei kitų. Pvz., buvo pastebėta, kad šalyse, kur žmonės geria raudonojo vyno, mažiau sergama širdies ir kraujagyslių ligomis. Paaiškėjo, kad tai...


Cerebrinio paralyžiaus gydymui  naudotas virkštelės kraujas

Cerebrinio paralyžiaus gydymui naudotas virkštelės kraujas

Eliza (Elisa Rudgers) pasakoja, jog kol ji laukėsi sūnelio Rydro (Rydr) „nėštumas buvo tiesiog nuostabus“. Visą nėštumo laikotarpį buvo atliekami prenataliniai testai, kurių rezultatai taip pat buvo geri. Bet taip jau susiklostė, kad...


Kaip greitai įveikti peršalimą?

Kaip greitai įveikti peršalimą?

Kai šalyje tokie permainingi orai, darosi vis lengviau peršalti ar užsikrėsti virusu. Pajutus pirmuosius infekcijos simptomus - kosėjimą, gerklės skausmą ar slogą juos pirmiausia bandykite įveikti natūralios medicinos pagalba. Liaudyje yra žinoma...


Vaistažolė — imuninės sistemos skydas

Vaistažolė — imuninės sistemos skydas

Pavasarį medikai rekomenduoja pasirūpinti po žiemos nusilpusia imunine sistema. Šiaulių universiteto Botanikos sodo Gėlininkystės vyresnioji specialistė Aldona GRIŠAITĖ pasakoja, kokie vaistiniai augalai stiprina imuninę sistemą. Rausvažiedė...


Žalieji žirneliai - vitaminų slėptuvė

Žalieji žirneliai - vitaminų slėptuvė

Gamta siūlo žaliuosius žirnelius kaip skanų maistą ir kaip sveikatai naudingą produktą. Mišrainei, kepsniams, padažams žirneliai suteikia gardumo, o žirnių miltai ar nuoviras atstoja vaistus ir net mažina riziką susirgti vėžiu. Žirnelių galima...


NE spuogams, bjaurojantiems veidą

NE spuogams, bjaurojantiems veidą

Aknė – lėtinė liga ir labiausiai paplitusi odos problema. Pasak „Estetus klinikos“ dermatologės Indrės Šaferienės, dažniausiai ji kamuoja jaunimą brendimo laikotarpiu, tačiau klaidinga manyti, kad ji būdinga tik paaugliams....


lazerineklinika.lt

lazerineklinika.lt

Plaukelių šalinimas lazeriu, veido valymas, kapiliarų šalinimas, frakcinis odos atjauninimas.
www.eraestheticpro.com

www.eraestheticpro.com

Profesionali pasaulinė kosmetika VIENOJE vietoje – NUOLAIDOS iki 50%
TLK kodų paieška

Galimi kodai: nuo A00.0 iki Z99.9