Sausio 23d. Sekmadienis

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
BIOFIRST klinikoje – gyd. kardiologės konsultacijos ir naujas pažangiausias echoskopas „Siemens Acuson X300“

BIOFIRST klinikoje – gyd. kardiologės konsultacijos ir naujas pažangiausias echoskopas „Siemens Acuson X300“

Atvira pažangai ir naujovėms BIOFIRST klinika įsigijo modernų ultragarsinės diagnostikos aparatą SIEMENS ACUSON X300 (PREMIUM EDITION), specialiai pritaikytą širdies ir kraujagyslių sistemos tyrimams bei ligų diagnostikai. Prie klinikos...


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...


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...


Kankina sloga? Išmėgink rytietiškų aromatų galią!

Kankina sloga? Išmėgink rytietiškų aromatų galią!

Daugelio šimtmečių istoriją ir naudojimo patirtį turintys rytietiški eteriniai aliejai bei jų mišiniai efektyviai ir greitai pagerina savijautą. Vienos dažniausiai eterinių aliejų mišiniuose naudojamų sudėtinių dalių - eukalipto, levandų, kamparo,...


Persodinta iš kamieninių ląstelių sukurta kraujagyslė

Persodinta iš kamieninių ląstelių sukurta kraujagyslė

Švedijos gydytojai pranešė apie sėkmingai pavykusią sunkią operaciją 10 metų mergaitei. Operacijos metu jai buvo transplantuota vena, užauginta laboratorijoje iš pačios mergaitės kamieninių ląstelių.


Krūties vėžio prevencija – ką būtina žinoti kiekvienai moteriai?

Krūties vėžio prevencija – ką būtina žinoti kiekvienai moteriai?

Nuo 2014 metų rudens Medicinos diagnostikos ir gydymo centre nemokamai atliekama atrankinė mamografinė patikra (rentgeninis krūtų tyrimas) krūties vėžio nustatymui. Šioje patikroje gali dalyvauti 50-69 metų moterys, draustos privalomuoju sveikatos...


Vitaminas E saugo nuo Alzheimerio, teigia švedų mokslininkai

Vitaminas E saugo nuo Alzheimerio, teigia švedų mokslininkai

Organizme sukaupus daug vitamino E komponentų, sumažėja tikimybė senatvėje susirgti Alzheimerio liga, ir tai perša išvadą, kad vitaminas E gali apsaugoti nuo senų žmonių protinės veiklos nykimo. Tokios išvados pateikiamos Švedijos mokslininkų...


Šeimos gydytojos patarimai vyrams

Šeimos gydytojos patarimai vyrams

Birželis – vyrų sveikatos mėnuo. Medicinos diagnostikos ir gydymo centro šeimos gydytoja Dalia Stasinienė atkreipia dėmesį į 7 sveikatai svarbius dalykus. Kiekvienas vyras, keisdamas savo elgseną ir ugdydamas naujus įpročius, gali tapti ne...


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...


Česnakas – istorinis dopingas ir antibiotikas

Česnakas – istorinis dopingas ir antibiotikas

Mūsų eros pradžioje Romos imperatorius Neronas išleido įsakymą, kuriuo nurodė legionų kariams skirti daugiau česnakų, kad šie būtų stipresni ir kovingesni. Apie česnako vaistines savybes prirašyta tiek daug ir taip seniai, kad tarp naminių augalų...


Žmogaus papilomos viruso infekcija ir vakcina nuo jos

Žmogaus papilomos viruso infekcija ir vakcina nuo jos

Sergamumas gimdos kaklelio vėžiu Lietuvoje didėja nuo 1992 m. ir šiuo metu yra vienas didžiausių Europoje. Taip pat vieni didžiausių ir mirtingumo nuo šios ligos skaičiai. Tačiau pastaraisiais metais sergamumo kreivės aukštyn nekyla, ligos


Ką daryti nudegus?

Ką daryti nudegus?

Nudegimai – viena dažniausių vasarą pasitaikančių traumų. Žaidimai prie laužo, “lauko virtuvė”, kurioje ruošiami gardūs kepsniai, šašlykai ar tiesiog verdama žuvienė, o dar mėginimas pasiruoši karšto gėrimo lauko sąlygomis, kava...


Svarbūs patarimai, leidžiantys pagerinti lėtinių  žaizdų gydymą. Drėgnas žaizdų gydymas

Svarbūs patarimai, leidžiantys pagerinti lėtinių žaizdų gydymą. Drėgnas žaizdų gydymas

Lėtinė žaizda, nepriklausomai nuo jos atsiradimo priežasties, yra labai sunki liga. Tokio tipo žaizdos gydymui būtinas ypatingas dėmesys, profesinis pasirengimas, medicinos ir slaugos žinios, specialūs gydymo būdai. Lėtinė žaizda dažniausiai yra...


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...


Tinklelinių tvarsčių naudojimas žaizdų gydymui

Tinklelinių tvarsčių naudojimas žaizdų gydymui

Tinkleliai yra nelimpantys stambaus arba smulkaus audimo tinklelinės struktūros tvarsčiai iš medvilnės, viskozės ar poliesterio pluošto, kuris gali būti impregnuotas vazelinu, parafinu, vandens ir aliejaus emulsija arba sudrėkintas veikliųjų...


Veiksmingiausios galvos kraujagyslių tyrimo technologijos – jau Lietuvoje

Veiksmingiausios galvos kraujagyslių tyrimo technologijos – jau Lietuvoje

Pažangiosios medicinos ir grožio klinika BIOFIRST pirmoji Baltijos šalyse įsigijo „Premium“ klasės ultragarsinę diagnostikos sistemą „Zonare ZS3“. Aparatas leidžia itin kokybiškai ir tiksliai ištirti įvairių organų bei...


Mokslininkai patvirtina karotenoidų naudą akims

Mokslininkai patvirtina karotenoidų naudą akims

Karotenoidai yra natūralios dažančios medžiagos, kurios suteikia geltoną, oranžinę ir raudoną spalvas kuo įvairiausiems vaisiams ir daržovėms. Šios medžiagos taip pat veikia kaip antioksidantai, padedantys apsaugoti žmogaus organizmo ląsteles nuo...


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...


Vidurius laisvinantys vaistai: kaip jie veikia? Ar visada jų vartojimas saugus?

Vidurius laisvinantys vaistai: kaip jie veikia? Ar visada jų vartojimas saugus?

Laisvinantys vaistai veikia žarnyne, ypač storojoje žarnoje. Jų poveikio mechanizmai labai panašūs: pagausina vandens kiekį išmatose, taip padidindami jų tūrį, išmatos suminkštėja, todėl geriau slenka žarnynu ir darosi lengviau tuštintis. Tačiau...


Bruknės - atspariosios miško gražuolės

Bruknės - atspariosios miško gražuolės

Jeigu valgysime šias raudonskruostes, rausvės ir mūsų veidai, skvarbesnės bus akys. O jeigu laiku pradėsime gerti bruknių lapų arbatą, išvengsime podagros, reumato, avitaminozės, inkstų akmenligės, nutukimo, kepenų ligų, žvalesnė bus nuotaika....


Nemigą gali sukelti ir netinkami miego įpročiai

Nemigą gali sukelti ir netinkami miego įpročiai

Miego sutrikimų, dėl kurių mažėja darbingumas, silpnėja imuninė sistema, tampa sunkiau susikaupti ir atlikti kasdienius darbus, patiria kas antras žmogus. Medicinos diagnostikos ir gydymo centro neurologė, Vilniaus universiteto docentė, medicinos...


Kovoje su peršalimu vaistus gali pakeisti sriuba

Kovoje su peršalimu vaistus gali pakeisti sriuba

Vėstant orui ir kimbant peršalimo ligoms, gydytis galima ne tik vaistais, bet ir vištienos sriuba. Šį močiučių puikiai žinomą kovos su liga metodą dar prieš kelerius metus savo tyrimais pagrindė Nebraskos universiteto Medicinos centro plaučių ligų...


Kodėl akupunktūra nerekomenduojama onkologiniams ligoniams

Kodėl akupunktūra nerekomenduojama onkologiniams ligoniams

Kinų medicinoje labai populiarus ir dažnai taikomas gydymo būdas - akupunktūra. Ji padeda išgyti nuo įvairių ligų, tačiau svarbu įsidėmėti, kad adatų terapija - ne visagalė. Akupunktūra ir onkologija Akupunktūra - senovės kinų terapija, kuriai...


Ar T ląstelių išjungimas gali padėti pažaboti ŽIV?

Ar T ląstelių išjungimas gali padėti pažaboti ŽIV?

Kiekvieną pavasarį ir vasarą daugelis iš mūsų pasitinka su kibirais, šluotomis ir ryžtu „iš esmės“ susitvarkyti namus. O mokslininkai nepaisydami metų laikų vis bando iššluoti baimę iš pasaulio dėl ŽIV infekcijos. Paskutiniais ULAC...


Infektologai: vasaris – idealiausias metas skiepytis nuo encefalito

Infektologai: vasaris – idealiausias metas skiepytis nuo encefalito

Lietuvą kaustant speigui, gydytojai infektologai ragina neprarasti budrumo ir laiku pasiskiepyti nuo erkinio encefalito. Baltijos imunoprofilaktikos asociacija (BALTIPA) iki vasario vidurio savo interneto svetainėje baltipa.lt pateiks 2012 m....


Užmiršusiems poilsį – nuovargio liga

Užmiršusiems poilsį – nuovargio liga

Pasibaigusi vasara ir prasidėjęs naujas darbymečio sezonas ragina priminti apie paslaptingą ligą, pakertančią jaunus, daug dirbančius arba besimokančius ir energija trykštančius 20-40 metų žmones. Istorija: 1980 metų viduryje nedidelį kaimelį JAV...


Laikas ruoštis vasarai: pasirūpinkite kojų venų sveikata

Laikas ruoštis vasarai: pasirūpinkite kojų venų sveikata

Įvairiausi kraujotakos sutrikimai žmogaus organizme – dažnas reiškinys. Kojų venų varikozė (lėtinis nepakankamumas) – vienas tokių sutrikimų. Jis gana dažnas: kenčia net trys iš dešimties suaugusių žmonių. Dažniau paliečia moteris.


Autizmas - apsinuodijimo švinu pasekmė

Autizmas - apsinuodijimo švinu pasekmė

Televizoriai, mobilieji telefonai, kompiuteriai – visa tai šiuolaikinė technika, be kurios tiesiog neįsivaizduojame savo gyvenimo. Natūralu, kam atsisakyti to, kas daro mūsų gyvenimą patogesniu? Tačiau ar nepamirštame senos, lietuvių...


Šlapimo nelaikymas vargina vyrus ir moteris

Šlapimo nelaikymas vargina vyrus ir moteris

Šlapimo nelaikymas – nevalingas, nekontroliuojamas šlapimo ištekėjimas, atsirandantis dėl šlapimo pūslės kontrolės praradimo. Žmogaus šlapimo pūslėje vidutiniškai telpa apie 500 ml šlapimo. Pirmi prisipildymo signalai atsiranda, kai...


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....


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