Des robots fabriqués à partir d'ADN pourraient un jour transporter des médicaments à l'intérieur de votre corps

Une illustration (très) conceptuelle de deux robots à ADN effectuant collectivement une tâche de tri de cargaison sur une surface «origami» d'ADN. (Image: Demin Liu)

Dans le film de science-fiction américain classique de 1966 Fantastic Voyage , un équipage de sous-marin a été miniaturisé et injecté dans un corps pour réparer un caillot sanguin dans le cerveau. Ce n'est évidemment pas ainsi que la science médicale future fonctionnera, mais l'idée de créer des machines microscopiques pour effectuer des tâches complexes est certainement d'actualité. Une avancée récente, dans laquelle des robots fabriqués à partir d'ADN ont été programmés pour trier et livrer des molécules à un endroit spécifié, représente désormais une étape importante dans cette direction futuriste.

Les nanotechnologies n'en sont encore qu'à leurs débuts, mais de nouvelles recherches du California Institute of Technology montrent l'énorme potentiel de cette technologie de la taille d'une pinte. Une équipe de recherche CalTech dirigée par Anupama Thubagere et Lulu Qian a construit des robots à partir d'ADN et les a programmés pour amener des molécules individuelles à un endroit désigné. À terme, cette technologie pourrait être utilisée pour transporter des molécules de nombreux types dans tout le corps, ce qui pourrait tout transformer de l'administration de médicaments à la façon dont le corps combat les infections en passant par la façon dont les mesures microscopiques sont effectuées.

Il existe actuellement trois domaines émergents dans la nanoscience de l'ADN, la science de la création de dispositifs de taille moléculaire à partir de l'ADN: l'auto-assemblage de nanostructures à partir de brins d'ADN, le calcul moléculaire et le stockage de données, et la robotique de l'ADN, qui fait l'objet de l'étude publiée. aujourd'hui dans la science . La prémisse centrale de la nanoscience de l'ADN est que, plutôt que de créer des dispositifs ou des systèmes moléculaires à partir de rien, nous pouvons tirer parti du pouvoir de la nature, qui a déjà compris une grande partie de cela. Si et quand nous maîtrisons enfin les machines moléculaires, nous serons en mesure de construire des robots de taille microscopique avec des fonctions programmables et de les envoyer dans des endroits autrement impossibles à atteindre, comme une cellule ou une tumeur cancéreuse difficile à atteindre.

Dans des expériences antérieures , les robots à ADN ont démontré leur capacité à effectuer des tâches simples, mais ce dernier effort a considérablement augmenté le niveau de complexité, tout en ouvrant la voie au développement de robots à ADN polyvalents.

«C'est la première fois que des robots à ADN étaient programmés pour effectuer une tâche de tri de fret, mais plus important que la tâche elle-même, nous avons montré comment cette tâche apparemment complexe - et potentiellement de nombreuses autres tâches - pour lesquelles les robots à ADN peuvent être programmés. blocs de construction très simples et modulaires », a expliqué Qian dans un e-mail à Gizmodo. "C'est aussi le premier exemple montrant plusieurs robots ADN exécutant collectivement la même tâche."

Pour la nouvelle étude, les chercheurs ont conçu un groupe de robots à ADN qui pourraient collectivement effectuer une tâche prédéterminée en les faisant marcher le long d'une plate-forme de test, localiser une cargaison moléculaire et la livrer à un endroit spécifique. Les robots ont pu le faire de manière autonome.

Illustration conceptuelle du système de livraison de fret moléculaire. (Image: Ella Maru Studio)

Chaque robot, construit à partir d'une molécule d'ADN simple brin de 53 nucléotides seulement, était équipé de «jambes» pour marcher et de «bras» pour ramasser des objets. Les robots mesuraient 20 nanomètres de haut, et leurs foulées de marche mesuraient six nanomètres de long, où un nanomètre est un milliardième de mètre. Pour la perspective, un cheveu humain mesure environ 50 000 à 100 000 nanomètres de diamètre, donc l'échelle dont nous parlons ici est ridiculement petite.

Pour la cargaison, les chercheurs ont utilisé deux types de molécules, chacune étant un morceau d'ADN simple brin distinct. Lors de tests, les chercheurs ont placé la cargaison sur un emplacement aléatoire le long de la surface d'une plate-forme de test ADN origami bidimensionnel (auto-pliable). Les robots à ADN marchant se déplaçaient en parallèle le long de cette surface, à la recherche de leur cargaison.

Pour voir si un robot a réussi à ramasser et à déposer la bonne cargaison au bon endroit, les chercheurs ont utilisé deux colorants fluorescents pour distinguer les molécules. Les scientifiques n'en sont pas encore au stade où ils peuvent programmer des robots de cette taille pour qu'ils aient une mémoire intégrée, donc à la place, les robots ont été conçus pour «correspondre» à leur cargaison.

«Nous avons conçu des emplacements de dépôt spécifiques pour chaque type de cargaison: si le type correspond, l'emplacement de dépôt signalera au robot de libérer la cargaison; sinon, le robot continuera à marcher et à chercher un autre lieu de dépôt », a expliqué Qian. «Vous pourriez penser que le robot n'est pas intelligent. Mais voici un principe clé pour la construction de machines moléculaires: rendre les molécules individuelles aussi simples que possible afin qu'elles puissent fonctionner de manière fiable dans un environnement biochimique complexe, mais tirez parti de ce qu'une collection de molécules peut faire, où l'intelligence est répartie dans différentes molécules. "

Les chercheurs estiment que chaque robot à ADN a pris environ 300 étapes pour accomplir sa tâche, soit environ dix fois plus que lors des efforts précédents.

«Nous avons réussi à programmer un comportement complexe dans des robots à ADN et à compartimenter chaque tâche à l'aide de l'origami à ADN», a déclaré Thubagere.

Dans les expériences, 80% des molécules de cargaison ont été triées, il y a donc place à l'amélioration. Qian et Thubagere émettent l'hypothèse que toutes les molécules n'ont pas été correctement synthétisées, ou que certaines parties du robot ou de la plate-forme de test étaient défectueuses. Il reste encore beaucoup à faire pour comprendre tout cela et pour tester les robots à ADN dans différentes conditions environnementales si jamais nous voulons que ces choses fonctionnent dans notre corps. Cette nouvelle étude offre une méthodologie viable pour les scientifiques à poursuivre.

«La plus grande implication que j'espère que le travail aura est d'inspirer plus de chercheurs à développer des robots à ADN modulaires, collectifs et adaptatifs pour un large éventail de tâches, de vraiment comprendre les principes d'ingénierie pour la construction de machines moléculaires artificielles et de les rendre aussi facilement. programmables en tant que robots macroscopiques », a déclaré Qian.

[ Science ]

Suggested posts

Quel est le hack le plus important de l'histoire ?

Quel est le hack le plus important de l'histoire ?

À un certain niveau, nous attendons tous le plus gros – le piratage qui coupe Internet, paralyse l'infrastructure, lance peut-être quelques armes nucléaires. Si ce jour n'arrive jamais, ce sera en grande partie grâce aux légions de malfaiteurs qui, au fil des ans, ont piraté tel ou tel gouvernement ou entreprise et ont ainsi contraint ces institutions à colmater leurs vulnérabilités, ou du moins à essayer de le faire.

Bitcoin plonge alors que la province chinoise du Sichuan met fin à l'exploitation minière de crypto

Bitcoin plonge alors que la province chinoise du Sichuan met fin à l'exploitation minière de crypto

Un homme tient une pancarte à l'extérieur du Mana Convention Center où se tient la conférence sur la crypto-monnaie Bitcoin 2021 Convention, à Miami, en Floride, le 4 juin 2021. Bitcoin a poursuivi sa chute spectaculaire à 32 281 $ lundi matin, en baisse de 17.

Related posts

American Airlines annule des centaines de vols jusqu'à la mi-juillet

American Airlines annule des centaines de vols jusqu'à la mi-juillet

Un avion d'American Airlines se prépare à décoller de l'aéroport international de Miami à Miami, le 16 juin 2021. American Airlines a annulé des centaines de vols le week-end dernier et prévoit d'en annuler peut-être des milliers d'autres jusqu'à la mi-juillet, selon plusieurs reportages.

Ne connectez pas votre iPhone à ce réseau Wifi

Ne connectez pas votre iPhone à ce réseau Wifi

Si vous avez un iPhone, méfiez-vous d'un étrange réseau wifi avec le nom "%p%s%s%s%s%n". Ce nom provoque un bogue fastidieux.

Des milliers de personnes ont signé une pétition en ligne pour que Jeff Bezos achète et mange la Joconde

Des milliers de personnes ont signé une pétition en ligne pour que Jeff Bezos achète et mange la Joconde

La Joconde au musée du Louvre à Paris le 8 janvier 2021. Pour une raison étrange, des milliers de personnes veulent que le PDG d'Amazon, Jeff Bezos, achète et mange la Joconde.

Les compagnies d'électricité du Texas augmentent à distance les températures sur les thermostats intelligents des résidents

Les compagnies d'électricité du Texas augmentent à distance les températures sur les thermostats intelligents des résidents

Le Texas est l'un des nombreux États à souffrir d'une vague de chaleur record qui pousse les réseaux électriques à leurs limites. L'Electric Reliability Council of Texas, ou ERCOT, a exhorté les résidents à faire leur part en augmentant la température de leurs thermostats, mais plusieurs propriétaires de thermostats intelligents disent que leurs appareils ont été contrôlés à distance pour économiser l'énergie, les laissant dans des maisons étouffantes sans la moindre idée que à pourquoi.

MORE COOL STUFF

"NCIS": Mark Harmon aurait un rôle limité dans la saison 19

"NCIS": Mark Harmon aurait un rôle limité dans la saison 19

La star du NCIS, Mark Harmon, joue Gibbs depuis 2003. Les rapports indiquent que l'acteur ne sera pas dans autant d'épisodes cette saison. Voici ce que nous savons.

Le réalisateur de "The Hitman's Wife's Bodyguard" a été expulsé du studio parce qu'il ne pouvait pas arrêter de rire pendant le tournage

Le réalisateur de "The Hitman's Wife's Bodyguard" a été expulsé du studio parce qu'il ne pouvait pas arrêter de rire pendant le tournage

Le réalisateur de "The Hitman's Wife's Bodyguard", Patrick Hughes, riait tellement pendant le tournage du film qu'il a dû quitter le studio.

BTS: "Butter" vient de dépasser un énorme jalon défini par "Dynamite"

BTS: "Butter" vient de dépasser un énorme jalon défini par "Dynamite"

La chanson "Butter" de BTS a atteint la première place du Billboard Hot 100 pendant quatre semaines consécutives, dépassant le précédent record du groupe avec "Dynamite".

"Sex and the City": y a-t-il une preuve qu'Aidan Shaw était le véritable amour de Carrie?

"Sex and the City": y a-t-il une preuve qu'Aidan Shaw était le véritable amour de Carrie?

Une petite faction de fans de "Sex and the City" pense qu'Aidan Shaw était le véritable amour de Carrie Bradshaw, malgré son mariage avec Big. Y a-t-il des preuves dans la série ?

Les villes américaines peuvent-elles éviter les embouteillages alors que la vie revient à la « normale » ?

Les villes américaines peuvent-elles éviter les embouteillages alors que la vie revient à la « normale » ?

Alors que les États-Unis reviennent à un semblant de normalité après COVID-19, les villes peuvent-elles empêcher les navetteurs des routes assez longtemps pour éviter que les autoroutes ne soient à nouveau bloquées ?

Qu'est-ce que FUTA et comment ça marche ?

Qu'est-ce que FUTA et comment ça marche ?

La FUTA, la loi fédérale sur l'impôt sur le chômage, a été promulguée en 1939 en réponse à la Grande Dépression et, comme nous l'avons découvert pendant la pandémie de COVID-19, elle est toujours d'une grande pertinence aujourd'hui.

Comment ma compagnie de téléphone sait-elle qu'un appel provient d'un escroc ?

Comment ma compagnie de téléphone sait-elle qu'un appel provient d'un escroc ?

Vous avez probablement vu les appels de vos amis « Scam probable » ou « Alerte à la fraude ». Alors, quel est le cadeau pour votre opérateur que ces appelants ne sont pas légitimes ?

Une inondation centenaire ne veut pas dire que vous n'en reverrez pas avant 99 ans

Une inondation centenaire ne veut pas dire que vous n'en reverrez pas avant 99 ans

La vérité est que vos chances de subir l'une de ces méga-inondations sont les mêmes chaque année : 1 %.

Boucles d'oreilles Christina Clemons Sports Doritos, et plus de moments glamour des essais sur piste olympique des États-Unis

Boucles d'oreilles Christina Clemons Sports Doritos, et plus de moments glamour des essais sur piste olympique des États-Unis

Les athlètes ont apporté leur style caractéristique aux essais olympiques d'athlétisme aux États-Unis à Eugene, en Oregon

La rumeur du nouveau beau de Kacey Musgraves partage une douce photo du couple : "Essayer comme l'enfer de ne pas écrire à son sujet"

La rumeur du nouveau beau de Kacey Musgraves partage une douce photo du couple : "Essayer comme l'enfer de ne pas écrire à son sujet"

Le message arrive quelques jours seulement après que Kacey Musgraves et l'écrivain Cole Schafer aient été aperçus se promenant ensemble dans la ville de New York

Un garçon de 15 ans sauve son jeune frère après qu'un arbre lui est tombé dessus au camping de l'Ind. : « Tellement reconnaissant »

Un garçon de 15 ans sauve son jeune frère après qu'un arbre lui est tombé dessus au camping de l'Ind. : « Tellement reconnaissant »

Robert Sanchez s'est cassé le bras lors de l'incident, mais rien de pire grâce à son frère aîné, Neithan Morales

Khloé Kardashian dit que son frère Rob Kardashian « sort ensemble », « travaille très dur sur lui-même »

Khloé Kardashian dit que son frère Rob Kardashian « sort ensemble », « travaille très dur sur lui-même »

Khloé Kardashian a parlé de son frère Rob Kardashian lors de la deuxième partie de la réunion spéciale de L'incroyable famille Kardashian dimanche

J'ai besoin de points de suture après avoir marché sur des œufs

Après m'être cogné la tête, j'ai réalisé que marcher sur des œufs n'était pas une blague

J'ai besoin de points de suture après avoir marché sur des œufs

Récemment, cette chose appelée annuler la culture a fait la une des journaux et sur Twitter. Je ne suis pas tout à fait sûr de ce que c'est ou même si c'est même parce que tant de gens ont des formes différentes de faits, mais les gens ont décrit l'annulation de la culture comme un sentiment de «marcher sur des œufs.

Sensationalisme médiatique

Sensationalisme médiatique

À l'origine, cet article allait mettre en évidence un récent plan d'action de l'Organisation mondiale de la santé. Ce plan vise la consommation mondiale d'alcool et accorde une attention particulière à la façon dont l'alcool affecte les enfants, les mineurs et les femmes enceintes.

Une stratégie simple pour améliorer votre sommeil : exploitez la puissance de la lumière

Une stratégie simple pour améliorer votre sommeil : exploitez la puissance de la lumière

UN BON SOMMEIL EST INDISPENSABLE pour optimiser votre santé mentale et physique. L'Académie américaine de médecine du sommeil et la Société de recherche sur le sommeil nous rappellent que les adultes âgés de 18 à 60 ans devraient dormir régulièrement sept heures ou plus.

Quelle était la méthode de Descartes ?

Ce n'était pas un doute.

Quelle était la méthode de Descartes ?

Le philosophe français René Descartes (1596-1650) est l'un des rares philosophes à être connu. Il est surtout connu pour la citation la plus célèbre de la philosophie : « Je pense, donc je suis.

Language