นักวิจัยด้านพันธุวิศวกรรม จากสถาบัน Wyss Institute มหาวิทยาลัย Harvard ประสบความสำเร็จในการพัฒนาดีเอ็นเอโรบอต ช่วยค้นหาเซลล์เป้าหมายจากกลุ่มเซลล์นับร้อยนับพัน เช่น เมื่อเป้าหมายเป็นเซลล์มะเร็ง ดีเอ็นเอโรบอตจะบอกให้เซลล์มะเร็งทำลายตัวเอง ไอเดียใหม่นี้เกิดจากการศึกษากลไกระบบภูมิคุ้มกันในร่างกาย คาดว่าในอนาคต อาจประยุกต์ให้ดีเอ็นเอโรบอตกระตุ้นโปรแกรมภูมิคุ้มกันเพื่อทำลายเชื้อโรคชนิดต่าง ๆได้

ภาพ: ดีเอ็นเอ นาโนโรบอต ถูกออกแบบมาให้ช่วยกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันร่างกายให้ทำงานดีขึ้น โดยกระตุ้นให้เซลล์เม็ดเลือดขาวตรวจจับบริเวณที่เกิดความผิดปกติ

(Credit: Image courtesy of Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard)

           ผลการศึกษานี้รายงานในวารสาร Science โดยใช้เทคนิค DNA origami (origami = แบบพับกระดาษ) ช่วยปรับแต่งโครงสร้าง 3 มิติของดีเอ็นเอในระดับนาโนสเกล ช่วยให้ดีเอ็นเอจำลองการขดตัว
           ดร. Shawn Douglas และ ดร. Ido Bachelet นักวิจัยจากสถาบัน Wyss Technology Development ร่วมมือกันคิดค้นหุ่นยนต์ดีเอ็นเอขนาดนาโนในรูปของถังฝาเปิด และมีโครงสร้างที่สามารถพับแบ่งครึ่งได้ โดยมีแกนเชื่อมระหว่างกลาง
          ถังดีเอ็นเอจะทำหน้าที่เสมือนถังบรรจุภัณฑ์ ปกติจะถูกควบคุมให้ปิดด้วยกลไกเสมือนเป็น “กลอน” ซึ่งกลอนที่ว่านี้สามารถช่วยในการค้นหาโปรตีนจำเพาะที่อยู่บนผิวเซลล์ (เครื่องหมายโปรตีน: protein marker) เช่น กรณีของเซลล์ที่ผิดปกติ ก็จะมีเครื่องหมายโปรตีนบนผิวเซลล์ซึ่งบ่งบอกว่าเซลล์นั้นมีความผิดปกติอยู่
          เมื่อกลอนของดีเอ็นเอโรบอตค้นพบเซลล์เป้าหมาย กลอนจะคลายตัวเองทำให้ถังดีเอ็นเปิดออก และปลดปล่อยบรรจุภัณฑ์ที่นำมา บรรจุภัณฑ์ที่นักวิจัยใส่ไว้ในถังดีเอ็นเอนี้อาจประกอบไปด้วยโมเลกุลหลายชนิด  เช่น อาจเป็นโมเลกุลจำเพาะซึ่งจะไปทำปฏิกิริยากับตัวรับบนผิวเซลล์ต่อไป

ภาพ: โมเดลกระดาษที่เห็นนี้เป็นการจำลองหลักการของเทคนิค DNA origami (โอริงามิแปลว่าพับกระดาษ) ช่วยปรับแต่งโครงสร้าง 3 มิติของดีเอ็นเอในระดับนาโนสเกล

หากใครสนใจเพิ่มเติม เกี่ยวกับการทำโครงสร้างสามมิติดีเอ็นเอแบบสนุกๆ ลองเข้าไปดูเกี่ยวกับ DNA origami ที่

         ทีมวิจัยใช้ดีเอ็นเอโรบอตช่วยขนส่งแอนติบอดีเพื่อช่วยทำลายเซลล์มะเร็งสองชนิด คือ leukemia (มะเร็งเม็ดเลือดขาว: ลิวคีเมีย) และ lymphoma (มะเร็งต่อมน้ำเหลือง) หลักการคือดีเอ็นเอโรบอตจะบอกให้เซลล์มะเร็งทั้งสองชนิดทำลายตัวเองตามโปรแกรมที่เซลล์ทั่วไปควรจะเป็น คือเมื่อเซลล์ปกติเกิดความผิดปกติหรือแก่ชรา เซลล์ก็จะตายไปเอง (แต่เซลล์มะเร็งไม่เป็นแบบนั้น หรืออาจเรียกได้ว่าเป็นเซลล์ที่ไม่มีวันตาย) แต่เนื่องจากเซลล์มะเร็งทั้งสองชนิดนั้นมีความแตกต่างกัน จึงทำให้ต้องออกแบบบรรจุภัณฑ์ในถังดีเอ็นเอแตกต่างกัน

        จึงเรียกได้ว่าเทคนิคนี้เป็นการสั่งการให้ระบบภูมิคุ้มกันในร่างกายทำงานด้วยตนเอง ซึ่งโดยปกติเม็ดเลือดขาวจะทำหน้าที่เป็นทหารคอยทำลายเชื้อโรค (ศัตรู)  แล้วทหารเหล่านี้จะรู้ได้อย่างไรว่าศัตรูอยู่ทางไหน ? เราสามารถบอกทหารเหล่านี้ได้ว่าควรไปทางไหนและให้ทหารบอกศัตรูให้ทำลายตัวเองโดยการส่งข้อมูลผ่านบรรจุภัณฑ์ (อันที่จริงทหารสามารถทำหน้าที่ได้ แต่อาจจะใช้เวลาหน่อย หรือบางทีอาจมองไม่เห็นศัตรูทำให้ศัตรูเล็ดลอดและเพิ่มจำนวน จนกลายเป็นโรคร้ายขึ้นมา)  

คราวนี้ลองมาพิจารณาที่ตัวโครงสร้างของถังกันบ้างครับ ทีมวิจัยอธิบายว่าการที่ออกแบบโครงสร้างถังที่ไม่มีฝาปิด (ถังเปิดทั้งด้านบนและล่าง) นี้เพื่อประโยชน์ในการใส่บรรจุภัณฑ์ลงไปนั่นเอง ไม่เช่นนั้น จะต้องทำการเปิดฝาเสียก่อนจึงจะใส่ของลงไปได้ นอกจากนั้นงานนี้ยังใช้ระบบตอบสนองของกลอนให้จำเพาะต่อโปรตีนบนผิวเซลล์ ซึ่งแตกต่างจากระบบก่อนหน้านี้ที่ออกแบบให้กลอนทำงานเมื่อเจอดีเอ็นหรืออาร์เอ็นเอ

DNA nanorobot from Wyss Institute on Vimeo.

ที่มา: Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard (2012, February 16)
http://wyss.harvard.edu/viewpressrelease/75/
อ้างอิง: http://aaclinic.com.a17.readyplanet.net/index.php?lay=show&ac=article&Id=539249804

gik_ravicha
ร่วมแบ่งปัน16 ครั้ง - ดาว 194 ดวง - โหวตเพิ่มดาว