محققان مهندسی زیست‌پزشکی دانشگاه سینسیناتی (UC) با استفاده از نانوموتوری که با نیروی RNA کار می‌کند، یک حفره مصنوعی ساخته‌اند که می‌تواند مواد نانومقیاس را از یک غشا عبور دهد.
توسعه سامانه تک‌حفره‌ای مصنوعی جدید
محققان مهندسی زیست‌پزشکی دانشگاه سینسیناتی (UC) با استفاده از نانوموتوری که با نیروی RNA کار می‌کند، یک حفره مصنوعی ساخته‌اند که می‌تواند مواد نانومقیاس را از یک غشا عبور دهد.
در مطالعه‌ای که به رهبری دکتر پیکزوان گوئو انجام شده است، پژوهشگران، هسته تغییر یافته یک نانوموتور (یک ماشین زیستی میکروسکوپی) را درون یک غشای لیپیدی جای دادند. کانال حاصل این امکان را برای پژوهشگران فراهم کرد که تک‌رشته‌ها و رشته‌های مزدوج DNA را از این غشا عبور دهند.
بنابر گفته گوئو می‌توان از این کانال مهندسی شده در نانوحسگری، رسانش ژن، بار کردن دارو و توالی‌سنجی DNA استفاده کرد.
گوئو این نانوموتور را از موتور زیستی باکتریوفاژ phi29 استخراج کرد. باکتریوفاژ phi29 ویروسی است که باکتری به همین نام را آلوده می‌کند. وی قبلاً دریافته بود که موتور بسته‌بندی DNA باکتریوفاژ phi29 از شش مولکول از جنس ماده ژنتیکی RNA برای نیرو بخشیدن به ژنوم DNA خودش از طریق هسته پروتئینی استفاده می‌کند.
دکتر دیوید وندل استادیار دانشکده مهندسی زیستی UC و یکی از پژوهشگران اصلی این تحقیق می‌گوید: «هسته نومهندسی‌شده این موتور خودش به غشای لیپیدی متصل می‌شود، اما ما باید نشان می‌دادیم که این هسته می‌تواند سوراخی در این غشا ایجاد کند. این کار یکی از اولین چالش‌ها بود، یعنی حرکت از محیط طبیعی خود به یک فضای مهندسی شده».
در این مطالعه، محققان UC هسته نومهندسی شده موتور مذکور را در یک لایه لیپیدی قرار داده و کانالی ایجاد کردند که می توانست یک رشته مزدوج DNA را از خود عبور دهد.
گوئو می‌گوید مطالعات قبلی روی کانال‌های زیستی روی کانال‌هایی متمرکز بود که بزرگی اندازه آنها تنها برای عبور تک‌رشته‌های مواد ژنتیکی مناسب بود. او می‌افزاید: «از آنجایی که DNA انسان، حیوانات، قارچ و باکتری‌ها دورشته‌ای و مزدوج هستند، توسعه سامانه تک‌حفره‌ای که بتواند توالی رشته‌های مزدوج DNA را تعیین کند، از اهمیت بالایی برخوردار است».
با قرار دادن کانال‌های غشایی مصنوعی در لایه‌های لیپیدی، می‌توان از آنها برای بار کردن DNA دورشته‌ای، داروها یا مواد درمانی دیگر در لیپوزوم‌ها، قطعات دیگر و یا حتی وارد کردن این مواد به درون سلول‌ها (از طریق غشای آنها) استفاده کرد.
گوئو توضیح می‌دهد: «این ایده که مولکول DNA می‌تواند از یک نانوحفره به صورت نوکلئوتید به نوکلئوتید عبور کند، می‌تواند منجر به توسعه یک سیستم توالی‌سنجی DNA تک‌حفره‌ای گردد».
جزئیات این کار پژوهشی در مقاله‌ای با عنوان:
“Translocation of double-stranded DNA through membrane-adapted phi29 motor protein nanopores”
در مجله Nature Nanotevhnology منتشر شده است.
