Разработан инструмент для создания наноструктур на основе ДНК-оригами

Ученые Хайфского Техниона вместе с международной группой исследователей, разработали инструмент для точного прогнозирования и устранения ошибок при сборке сложных наноструктур из ДНК.

Метод ДНК-оригами позволяет конструировать двух- и трехмерные микрообъекты, комбинируя длинную каркасную цепь ДНК со множеством коротких скрепляющих нитей. Благодаря способности естественно взаимодействовать с живыми системами такие наноструктуры крайне перспективны для медицины, биотехнологий и сельского хозяйства.

Но до сих пор процесс их формирования во многом зависел от случая: нежелательные взаимодействия между нитями приводили к появлению брака и дефектов формы. Новый инструмент устраняет эти недостатки. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Новое программное обеспечение позволяет прогнозировать и подбирать оптимальные последовательности ДНК, минимизируя случайные связи. Эксперименты с использованием оптических ловушек и методов визуализации подтвердили, что оптимизированные последовательности сворачиваются точнее и обладают высокой структурной однородностью, в то время как случайные цепочки часто оказываются нежизнеспособными.

Соавтор работы профессор Ариэль Каплан подчеркнул значимость открытия: "ДНК-оригами часто описывают как программируемую самосборку, но наша работа показывает, что насколько важна подготовка самой последовательности ДНК. Мы объединили разные методы – компьютерное проектирование, визуализацию и оптические пинцеты – и обнаружили, что устранение случайных взаимодействий улучшает процесс сворачивания и дает хорошую однородность наноструктур. Эта надежность и делает ДНК-оригами важным инструментом наносборки".

Созданный учеными алгоритм Sequence Selector уже внедряется в практику. Инструмент поможет исследователям создавать надежные наноустройства для адресной доставки лекарств и проектировать материалы нового поколения.