ДНК-нанороботы могут экспоненциально самовоспроизводиться

Наноразмерные «роботы», состоящие из ДНК, которые быстро самовоспроизводятся, могут быть использованы для производства лекарств или других химических веществ внутри организма, говорят исследователи.

Фэн Чжоу из Нью-Йоркского университета и его коллеги создали крошечные машины диаметром всего 100 нанометров, используя четыре нити ДНК. Нанороботы содержатся в растворе с этим исходным материалом в виде нитей ДНК, из которого они по одной создают свои копии, используя свою собственную структуру в качестве каркаса. Команда не ответила на просьбу о комментариях, но сообщила в своей статье, что их наноботы способны к экспоненциальному размножению.

Эксперты говорят, что нанороботы — это шаг вперед в создании машин из ДНК, которые могли бы производить лекарства или химические вещества или даже действовать как элементарные роботы или компьютеры. Предыдущая работа ограничивалась двумерными фигурами, которые затем приходилось складывать в трехмерные – процесс, в котором существует вероятность ошибки. Новая работа позволяет создавать 3D-структуры с нуля.

«Собрать такие вещи сложно.И то, как все устроено, как в синтетических вещах, которые мы производим, так и в биомолекулах, действительно важно. Когда вещи сложены неправильно, они не работают», - говорят эксперты.

Ричард Хэнди из Плимутского университета (Великобритания) говорит, что структуры ДНК — это, по сути, форма или каркас, на котором можно построить другую наноструктуру — в данном случае точную копию оригинала. Но эта структура также может быть предназначена для создания лекарств или других химических веществ.

«Это будет способ добавления фермента или белка в клетку без необходимости использования ДНК в клетке», — говорит Хэнди. «Есть люди, у которых есть генетические дефекты, из-за которых они не могут вырабатывать фермент, поэтому это может быть терапия, которая создаст для них фермент в тканях. Если у вас много людей с диабетом 2 типа и проблемами с секрецией инсулина, возможно, вы сможете получить один из этих каркасов ДНК для производства инсулина».

Но самовоспроизведение имеет ограничения. В качестве сырья для работы процесса требуются определенные цепи ДНК, а также определенные органические молекулы, золотые наностержни и точные циклы нагрева, охлаждения и воздействия ультрафиолетового света. Ультрафиолетовый свет навсегда сваривает новых наноботов вместе, а нагрев имеет тенденцию разделять новую структуру и родительскую структуру, чтобы каждая из них могла начать создавать еще одну копию. Из-за этого реакция не будет работать за пределами тщательно контролируемых лабораторных условий, что исключает апокалиптические сценарии, когда процесс выходит из-под контроля и уничтожает всю доступную ДНК, создавая с ее помощью свои версии.

Идея о том, что самовоспроизводящиеся машины выходят из-под контроля и превращают всю материю, включая нас, в копии самих себя с экспоненциальной скоростью – известная как сценарий серой слизи – была образцом в научной фантастике.

Хэнди считает, что этот процесс вряд ли выйдет из-под контроля, но говорит, что он не совсем безопасен. «Проблема в том, что мы не знаем всего, что нам, возможно, следует знать о сворачивании белков и трехмерных структурах в клетках. Может быть что-то, что мы упускаем. Так что всегда существует такая неопределенность; вы думаете, что можете предусмотреть меры безопасности, но они не обязательно являются гарантией того, что все будет безопасно», — говорит он.