Balandžio 10d. 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

Šlapimo nelaikymas vyrams

Šlapimo nelaikymas vyrams

Šlapimo nelaikymas yra nevalingas šlapimo nutekėjimas. Vaikystėje šlapinimasis į lovą (naktinė enurezė) dažniau pasireiškia berniukams nei mergaitėms, o suaugusioms moterims šlapimo nelaikymas žymiai dažniau pasireiškia nei suaugusiems vyrams. Vis...


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,...


Natūralus klubo sąnarys iš kamieninių ląstelių pacientus turėtų pasiekti per dešimtmetį

Natūralus klubo sąnarys iš kamieninių ląstelių pacientus turėtų pasiekti per dešimtmetį

Klubo sąnario susidėvėjimas gali ženkliai paveikti gyvenimo kokybę bet kokio amžiaus žmonėms, nors dažniausiai sąnario skausmai kamuoja vyresnio ir senyvo amžiaus žmones. Pradžioje jie sukelia tik lengvus nepatogumus, bet palaipsniui išauga į...


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...


Kaip tausoti širdį?

Kaip tausoti širdį?

Koks jūsų kraujospūdis, cholesterolio, gliukozės kiekis kraujyje? Tai turėtųžinoti kiekvienas žmogus, norintis išvengti širdies ir kraujagyslių ligų. Baltijos ir Amerikos klinikos gydytoja Rasa Kūgienė pataria kasmet apsilankyti pas kardiologą ir...


Pasaulinė inkstų diena

Pasaulinė inkstų diena

Pagrindinis šios dienos tikslas - atkreipti visuomenės dėmesį į lėtines inkstų ligas, kurios yra klastingos, nes dažniausiai nejuntamos. Be to, jos itin pavojingos, nes sukelia inkstų nepakankamumą.


Svogūnas – ne tik virtuvėje

Svogūnas – ne tik virtuvėje

Svogūnai – labai seni ir populiariausi prieskoniai. Aštrus jų kvapas ir skonis žadina apetitą. Svogūnuose gausu vitaminų, mineralinių druskų, organinių rūgščių, eterinių aliejų. Tačiau labiausiai jie vertinami dėl juose esančių fitoncidų,...


Skausmus įveiks angoros vilna

Skausmus įveiks angoros vilna

Statistikos duomenimis, daugiau nei pusė darbingo amžiaus žmonių kenčia nugaros skausmus. Tai gali būti įvairios ligos: stuburo osteochondrozė, radikulitas, osteoporozė, išvarža ir kiti stuburo pažeidimai. Reumatinės ligos vargina apie 30 proc....


Išmatas minkštinančių ir burkstančių preparatų nauda gydant vidurių užkietėjimą

Išmatas minkštinančių ir burkstančių preparatų nauda gydant vidurių užkietėjimą

Parafinas ar glicerinas palengvina žarnyno darbą sutepdami susiformavusias išmatas ir jas padarydami labiau slidžiomis ir taip palengvina tuštinimosi procesą. Šiais laikais parafinas naudojamas rečiau, tačiau glicerinas įeina į vidurius...


Emocinė krizė – būsena, kuriai negalime likti abejingi

Emocinė krizė – būsena, kuriai negalime likti abejingi

Gyvenimas pilnas teigiamų ir neigiamų emocijų. Vieni iš mūsų į sunkumus reaguoja kaip į iššūkius, kiti – problemas ir emocijas kaupia savyje. Pastariesiems žmonėms gresia didesnė emocinių krizių tikimybė. Kaip jas atpažinti ir kaip suvaldyti?


Skauda nugarą? Pasakykite apie tai gydytojui

Skauda nugarą? Pasakykite apie tai gydytojui

„O kaip jums skauda? Jaučiate tirpimą? O gal deginimą,“ – tokie klausimai pacientus, pasiskundusius skausmu, kartais net papiktina. Na, skauda – ir viskas. Kodėl gydytoją domina tokie skausmo niuansai? Ir apskritai, kodėl...


Moterims – pirmieji skiepai nuo vėžio

Moterims – pirmieji skiepai nuo vėžio

Gimdos kaklelio vėžys - antroji pagal dažnumą moterų onkologinė liga (po krūties vėžio), o besivystančiose šalyse – pati dažniausia. Per metus pasaulyje nuo jos miršta daugiau negu ketvirtis milijono moterų, o Europoje – per 50 tūkst.,...


Medicininės paslaugos Anglijoje. Ką būtina žinoti?

Medicininės paslaugos Anglijoje. Ką būtina žinoti?

Šiais laikais, jau labai didelė dalis Lietuvos piliečių, gyvena ir dirba Anglijoje. Vieni važinėja pirmyn ir atgal uždarbiaudami papildomai, kiti įsitvirtinę svečioje šalyje, atsivežę čia šeimas, išsikovoję tam tikrą padėtį visuomenėje, pelnę...


Soda gydo įvairius negalavimus

Soda gydo įvairius negalavimus

Jei atsirado pūliuojanti žaizda, išplaukite ją 3-5 procentų valgomosios sodos tirpalu. Į du trečdalius stiklinės verdančio vandens įberkite pusantro šaukštelio sodos, išmaišykite. Šiame tirpale sumirkykite marlę arba vatos tamponą ir 20-30 minučių...


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...


Vasara. Ne tik malonumai, bet ir rizika širdžiai

Vasara. Ne tik malonumai, bet ir rizika širdžiai

Ko gero, daugelis dar gerai prisimename 2003-iųjų vasarą, kai Europą kelias savaites kamavo daugiau nei trisdešimties laipsnių karštis. Tuomet, skirtingais duomenimis, visoje Europoje nuo širdies smūgių ir dehidratacijos mirė 20–35...


Kas kaltas dėl sutrikusio vyriškumo?

Kas kaltas dėl sutrikusio vyriškumo?

Seksologai tvirtina, kad neišsprendžiamų intymaus gyvenimo problemų nėra. Tačiau tai anaiptol nereiškia, kad šitoje srityje žmonėms viskas aišku ir diskutuoti lyg ir nėra apie ką. Priešingai: kupinoje įtampos, skubėjimo, įtempto protinio darbo...


Kai radikulitas nudiegia iki pat kojų pirštų galiukų

Kai radikulitas nudiegia iki pat kojų pirštų galiukų

Su pavasariu ateinantys sodo darbai gresia ir nugaros skausmais. Neįprasta kūno pozicija, dideli fiziniai krūviai, skersvėjai – „suriečia“ ne vieną. Dažniausiai užsiimame savigyda - tepalai, vaistai nuo skausmo, tačiau jei...


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...


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,...


Deginantį plaštakos skausmą ir tirpimą sukelia užspaustas nervas

Deginantį plaštakos skausmą ir tirpimą sukelia užspaustas nervas

"Daktare, aš nemiegu naktimis..." Šiais žodžiais prasideda dažnos moters pasakojimas apie ligą, neleidžiančią nei gerai dirbti, nei pailsėti. Tai riešo kanalo sindromas - liga, pasireiškianti deginančiu plaštakos skausmu, rankos tirpimu....


Išsiplėtusios kojų venos. Estetinis defektas ar rimta problema?

Išsiplėtusios kojų venos. Estetinis defektas ar rimta problema?

„Iššsiplėtusios venos kojoms grožio nesuteikia, tačiau vertinti tai tik kaip estetinį trūkumą būtų neteisinga. Jei žmogus turi kojų venų problemų, patarčiau kreiptis į šios srities specialistus“, - rekomenduoja gyd. kraujagyslių...


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.


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...


Virkštelės kraujo kamieninės ląstelės atveria naujus kelius I tipo diabeto gydymui

Virkštelės kraujo kamieninės ląstelės atveria naujus kelius I tipo diabeto gydymui

I tipo cukrinis diabetas yra paveldima autoimuninė liga. Sergant šia liga organizme T limfocitai gamina autoantikūnus, kurie naikina savas kasos Langerhanso salelių ß ląsteles, gaminančias insuliną. Būtent dėl šios priežasties sumažėja...


Alerginė sloga ir naujos jos gydymo galimybės

Alerginė sloga ir naujos jos gydymo galimybės

Nuolatinis ar epizodinis čiaudulys, nosinės paieškos dėl varvančios nosies, paraudusios akys – tai tik keli alerginės slogos simptomai. Ką jau kalbėti apie blogai išmiegotą naktį dėl nosies užburkimo ir visai nedarbingas dienas, o simptomams...


TenderWet plus – intensyviam žaizdos valymui

TenderWet plus – intensyviam žaizdos valymui

Neretai tinkamo tvarsčio pasirinkimas darbinėje praktikoje sudaro sunkumų, dažnai iškyla klausimų, kam reikia tiek įvairių, šiandien siūlomų tvarsčių. Į tai galima labai paprastai atsakyti: nėra vienodų (panašių) žaizdų. Jos atsiranda dėl...


Kardiologinio echoskopo pristatymas "BIOFIRST" klinikoje

Kardiologinio echoskopo pristatymas "BIOFIRST" klinikoje

Balandžio 5 d. Biofirst klinikoje Kaune vyko naujojo kardiologinio echoskopo SIEMENS SC2000 (3D/4D) pristatymas ir jo išskirtinių galimybių demonstravimas. Pristatyme dalyvavo BIOFIRST klinikos direktorė Milda Anskaitienė, BIOFIRST klinikos...


Jos gyvenimas pasikeitė išmokus svarbiausią taisyklę

Jos gyvenimas pasikeitė išmokus svarbiausią taisyklę

Šešiametė Austėja – švelni, atsakinga, meile spinduliuojanti mergytė, vieną dieną svajoja tapti gydytoja. Tokią svajonę paskatino nuo 6 mėnesių ją kamuojanti odos liga – atopinis dermatitas. Kaip pasakoja Austėjos mama, su šia odos...


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