Liepos 8d. Trečiadienis

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

Pasitikėjimas gydytoju ginekologu – būtinas kiekvienai moteriai

Pasitikėjimas gydytoju ginekologu – būtinas kiekvienai moteriai

Nors vis daugiau yra kalbama ir edukuojama apie reguliarų lankymąsi pas gydytojus bei tyrimų naudą, pacientai vis dar vengia kreiptis į kai kuriuos specialistus. Dauguma moterų pirmą kartą ginekologo kabinete apsilanko jau sulaukusios...


Maždaug kas dešimtas pasaulio vaikas yra nutukęs. Ką daryti, kad tai netaptų ir Jūsų vaiko problema?

Maždaug kas dešimtas pasaulio vaikas yra nutukęs. Ką daryti, kad tai netaptų ir Jūsų vaiko problema?

Pirmajame vaikų sveikatos ciklo straipsnyje kalbėjome apie profilaktinio vaikų sveikatos tikrinimo būtinybę ir infekcines ligas. Šiandienos tema – taisyklinga mityba ir nutukimo sukeltos problemos. Visame pasaulyje antsvorio turi maždaug...


Ar dažnai širdis Jums primena apie save?

Ar dažnai širdis Jums primena apie save?

Kol esame sveiki, paprastai nesusimąstome, kiek įvairių medžiagų reikia, kad mūsų organizmas veiktų tarsi laikrodukas. Kalis ir magnis, vieni būtiniausių mineralų kurių turime gauti su maistu. Jie būtini kiekvienai organizmo ląstelei, audiniui,...


Smegenų auglio gydymas naudojant autologines virkštelės kraujo kamienines ląsteles

Smegenų auglio gydymas naudojant autologines virkštelės kraujo kamienines ląsteles

Mergaitė, vardu Alba, gimė sveika, 2007 metais. Tačiau sulaukus dvejų metukų, Albai buvo diagnozuota reta smegenų auglio forma. Po auglio pašalinimo buvo skirtas chemoterapijos kursas, siekiant visiškai sunaikinti vėžines ląsteles. Po paskutinio...


Medicinos diagnostikos ir gydymo centre dirba urologas Deimantas Šukys

Medicinos diagnostikos ir gydymo centre dirba urologas Deimantas Šukys

Medicinos diagnostikos ir gydymo centre, įsikūrusiame Vinco Grybo g. 32A, Vilniuje, dirba urologas Deimantas Šukys. Gydytojas Deimantas Šukys atlieka dienos chirurgijos ir stacionarines operacijas, konsultuoja pacientus dėl onkologinių urologinių...


Osteopatinis limfodrenažas

Osteopatinis limfodrenažas

Kūno formos, odos elastingumas, gera savijauta ir puiki nuotaika priklauso nuo to, kaip limfa cirkuliuoja organizme. Lietuvoje vis labiau populiarėja limfodrenažo procedūra, kurios metu yra gerinamas limfos tekėjimas ir taip koreguojama visa...


Šviesos terapija gali Jums labai padėti

Šviesos terapija gali Jums labai padėti

Ar būna, kad rudenį, žiemą ir ankstyvą pavasarį, kai tamsus paros laikas pailgėjęs, jums pablogėja nuotaika, tampate jautresni, greičiau susierzinate, nuvargstate? Ar tuo metu jūs jaučiatės mažiau darbingi, tingesni, jums trūksta energijos,...


Herbamedicus balzamai – judėjimo džiaugsmui

Herbamedicus balzamai – judėjimo džiaugsmui

Taip jau susiklostė mano gyvenimas, kad nuo 1995 m. dirbu masažuotoja Marijampolėje. Savo darbe taikau manualinę masažo techniką. Kadangi turiu medicininį išsilavinimą, pagrindinis mano atliekamas masažas yra klasikinis gydomasis. Naudoju šias...


Aktyvuoto vandens gydomoji galia

Aktyvuoto vandens gydomoji galia

Žmogaus organizme yra apie 40-45 litrus įvairių skysčių, o gyvybė – tai tų skysčių judėjimas, kuriam sulėtėjus susergama. Dažnai net nenutuokiama, kad dauguma negalavimų atsiranda dėl vandens trūkumo. Pats organizmas per dieną iš riebalų ir...


Osteoporozė ir jos profilaktika

Osteoporozė ir jos profilaktika

Osteoporozė – tai liga, siejama su laipsnišku kaulų plonėjimu ir silpnėjimu. Dažniausiai ja suserga moterys po menopauzės. Negydoma osteoporozė gali tyliai progresuoti iki tol, kol kaulai ims lūžti. Ankstyvoji prevencija ir gydymas –...


Skoliozės gydymas mankšta bei pratimais – Schroth metodas

Skoliozės gydymas mankšta bei pratimais – Schroth metodas

Schroth metodas yra tradicinė fizinė terapija taikoma pacientams turintiems skoliozės ir kifozės susirgimus. Skoliozės gydymas Schroth metodu gali būti taikomas bet kokio amžiaus pacientams, visose gydymo stadijose, t.y.: prieš ar po operacijos,...


Kaip veikia kompresinis bintavimas?

Kaip veikia kompresinis bintavimas?

Suprasti kompresinio bintavimo veikimo principą ir naudą nesudėtinga. Koja stipriai apspaudžiama taip, kad patologiškai išsiplėtusios venos yra priverstos susitraukti. Tokiu būdu, venų pompos gali vėl užsidaryti, taip padidindamos kraujo takumo...


Reumatoidinis artritas užklumpa ir jaunus

Reumatoidinis artritas užklumpa ir jaunus

Paplitusi nuomonė, kad reumatinės ligos – senų žmonių lengvi negalavimai. Realybė kitokia. Reumatoidinis artritas – labai sunki, pavojinga jaunų, darbingų žmonių liga. Nemažai ja susirgusiųjų praranda darbingumą, tampa neįgalūs,...


Stabdykime tuberkuliozę, kol esame sveiki

Stabdykime tuberkuliozę, kol esame sveiki

Dažnas iš mūsų žinome apie klastingą ligą tuberkuliozę, tačiau ar įsivaizduojate, jog kiekviename žingsnyje – namuose, autobuse, darbe, mokykloje - galite užsikrėsti šia liga? O galbūt ji jau jūsų kūne tyliai sekina jėgas, tik to net...


Gydytojas kardiologas: miokardo infarkto aukos – vis jaunesni vyrai

Gydytojas kardiologas: miokardo infarkto aukos – vis jaunesni vyrai

Pernai Lietuvoje buvo užregistruota apie 9 tūkstančiai miokardo infarkto atvejų – vidutiniškai beveik po 25 per dieną. Nors miokardo infarktas yra viena dažniausių kraujotakos sistemos ligų, jai vis dar skiriame pernelyg mažai dėmesio, o...


Ko nežino moterys apie moterų ligas

Ko nežino moterys apie moterų ligas

Ikivėžinė gimdos kaklelio liga Tai gimdos kaklelio epitelio augimo ir formavimosi anomaliniai pakitimai, matomi tik mikroskopu. Ikivėžinė gimdos kaklelio liga medicinoje vadinama displazija arba intraepiteline gimdos kaklelio neoplazija (CIN)....


Turite stuburo išvaržą – kaip gydyti?

Turite stuburo išvaržą – kaip gydyti?

Stuburo išvaržų sukelti skausmai – vieni dažniausių nusiskundimų darbingo amžiaus žmonių tarpe (jais skundžiasi net iki 80proc.). Nors Lietuvoje kiekvienais metais atliekama daugiau nei šimtas stuburo išvaržų operacijų, pasitaisiusia...


Ligonis prie automobilio vairo - saugu?

Ligonis prie automobilio vairo - saugu?

Automobilis – tarsi ginklas, kuriuo galima sužeisti ar net mirtinai sužaloti kitus ir save. Medikai tvirtina: tokia nuomone buvo vadovaujamasi anksčiau, o dabar automobilį gali vairuoti sergantieji ir epilepsija, ir šizofrenija, ir daugybe...


Svarainis — lietuviška citrina

Svarainis — lietuviška citrina

Svarainio vaisiuose gausu vitamino C, organinių rūgščių, pektininių ir rauginių bei mineralinių medžiagų, vaisių žievelėse yra eterinių aliejų, o sėklose — gleivių, riebiojo aliejaus, krakmolo. Svarainiai — sveikatos šaltinis,...


Kai akys verkia ne dėl emocijų

Kai akys verkia ne dėl emocijų (1)

Žmogus verkia iš sielvarto ar džiaugsmo, rūpesčių ar laimės, įskaudintas ar supykęs. Priežasčių tikrai daug. Tačiau ašaros gali reikšti ne vien emocijas. Akys gali ašaroti ir dėl ligų, pvz., sausų akių ligos. Ką žinome apie šią ligą? Ar yra...


Dėl antenų saugumo - skirtingos pozicijos

Dėl antenų saugumo - skirtingos pozicijos

Nuvilnijus visuomenės nepasitenkinimo ant gyvenamųjų namų stogų ar jų kiemuose statomomis judriojo ryšio bazinėmis stotimis bangai, parengti nauji higienos normų, reglamentuojančių elektromagnetinę spinduliuotę, projektai. Tačiau Žibininkų kaimo...


Ar vyriškos ligos gali būti skyrybų priežastis?

Ar vyriškos ligos gali būti skyrybų priežastis?

Skyrybų priežasčių daug, o sutrikęs lytinis gyvenimas gali būti viena iš jų. Juk intymūs santykiai yra išskirtinė fizinio artumo forma, leidžianti partneriams jaustis vertinamais, suteikianti malonumo, pasitikėjimo ir saugumo pojūtį. Kita vertus,...


Kiekviena žolelė kūne randa savo vietą

Kiekviena žolelė kūne randa savo vietą

Žinodami, kad augalai turi gydomųjų savybių, vaistažolių arbatėles geriame ne tik profilaktikos sumetimais, bet ir gydydamiesi nuo konkrečių ligų. Ar galima ligą nugalėti žolelėmis bei apie nenugalimą pomėgį jas rinkti, kalbamės su žolininke Vanda...


Probiotikai sveikam žarnynui

Probiotikai sveikam žarnynui

Plačiai pripažįstama, kad probiotikai (gerieji mikrobai) gerina žarnyno būklę. Bet ar taip vyksta ir esant tam tikrai organizmo ligai? Šiame straipsnyje aprašomos devynios ligos, kurioms pasireiškus probiotikų vartojimas pagerina savijautą. Jos...


Požeminis ūglys - imbieras - ne tik vaistas

Požeminis ūglys - imbieras - ne tik vaistas

Gydytojų nuomone, imbieras yra universalus vaistas, gastronomų – aštrus prieskonis, grožio ir sveikatos centrų specialistų – puikus energijos šaltinis. Sausus imbiero miltelius romėnai pirkdavo iš indų pirklių jau prieš du tūkstančius...


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...


Kaip išsaugoti vyriškumą

Kaip išsaugoti vyriškumą

Apie raudosios šaknies (Hedysarum neglectum Ledeb) poveikį žmogaus organizmui pasakoja Altajaus krašto liaudies gydytojas žolininkas C.Nikiforovas. Raudonosios šaknies veiksmingumą lemia augalo sudėtyje esančių flavonidų, rauginių medžiagų,...


Daržovės – vietoje vaistų

Daržovės – vietoje vaistų

Vaisiuose ir daržovėse yra natūralių aktyviųjų medžiagų, turinčių gydomųjų galių ir atstojančių net kai kuriuos medikamentus. Antibiotikus gali pakeisti dažname darže augantys česnakai, svogūnai, burokėliai, krienai, salierai. Visos šios daržovės...


DAŽNIAUSIAI SUTINKAMI ODOS PAŽEIDIMAI: KAIP ATPAŽINTI IR GYDYTI?

DAŽNIAUSIAI SUTINKAMI ODOS PAŽEIDIMAI: KAIP ATPAŽINTI IR GYDYTI?

Įvairios patologinės odos būklės atsiranda dėl odos raginio sluoksnio vientisumo pažeidimo ir odos barjerinės funkcijos sutrikdymo. Raginio odos sluoksnio pažeidimas padidina pralaidumą mikroorganizmams, nuodams, alergenams, epidermis aktyviai...


Vyrų lytiniai susirgimai: kur ir kada kreiptis?

Vyrų lytiniai susirgimai: kur ir kada kreiptis?

Didelis gyvenimo tempas, stresas, problemos šeimoje ir kiti faktoriai daro neigiamą įtaką vyro sveikatai. Stipriosios lyties atstovus pradeda kamuoti įvairios odos ar lytinių organų problemos, kurios sukelia didelį diskomfortą gyvenime. Pasak...


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