تولید شکل‌های مختلف با دی‌ان‌ای

به گزارش صنعت نیوز، دانشمندان از توالی‌یابی ژنتیکی برای ایجاد اشکال مختلف استفاده کرده‌اند تا با این خلاقیت بتوان اشکال به دست آمده را به ظروف کوچک برای تحویل دارو یا یافتن کاربرد‌های دیگر تبدیل کرد.

پژوهشگران دانشگاه دوک (Duke) یک برنامه منبع‌باز جدید مهندسی کرده‌اند که می‌تواند نقشه‌ها یا مدل‌های دیجیتالی را به مجسمه‌هایی در مقیاس نانو متشکل از دی‌ان‌ای تبدیل کند.

پژوهشگران در بیانیه خود توضیح دادند که ساختار‌های حاصل چیزی فراتر از مجسمه‌های نانویی هستند. آن‌ها خلاقیت‌هایی هستند که می‌توانند به ظروف کوچک برای تحویل دارو یا قالب‌هایی برای ریخته‌گری نانوذرات فلزی با اشکال خاص برای سلول‌های خورشیدی، تصویربرداری پزشکی و سایر کاربرد‌ها تبدیل شوند.

برای اکثر مردم، دی‌ان‌ای، طرح اولیه زندگی و دستورالعمل‌های ژنتیکی برای همه موجودات زنده، از پنگوئن‌ها گرفته تا درختان صنوبر است. اما برای گروه‌هایی مانند گروه پژوهشی دانشگاه دوک، دی‌ان‌ای چیزی بیش از یک حامل اطلاعات ژنتیکی و در واقع یک کد منبع و یک ماده سازنده است.

چهار حرف یا پایه در کد ژنتیکی دی‌ان‌ای وجود دارد که به روشی قابل پیش‌بینی در سلول‌های ما جفت می‌شوند و پله‌های نردبان دی‌ان‌ای را تشکیل می‌دهند.

اکنون پژوهشگران با طراحی رشته‌های دی‌ان‌ای با توالی‌های خاص می‌توانند این رشته‌ها را طوری برنامه‌ریزی کنند که خودشان را به شکل‌های مختلف در کنار هم قرار دهند.

این نرم افزار جدید DNAxiS نام دارد و با پیچاندن یک مارپیچ دوگانه دی‌ان‌ای طولانی به حلقه‌های متحدالمرکز که روی یکدیگر قرار می‌گیرند تا خطوط جسم را تشکیل دهند، کار می‌کند. این فرآیند شبیه به استفاده از خاک رس گِل شده برای ساخت یک کوزه یا گلدان توصیف شده است.

ضمن این که پژوهشگران می‌گویند اگر به ساختار‌های قوی‌تری نیاز باشد، می‌توان این مجسمه‌ها را با لایه‌های اضافی برای افزایش پایداری تقویت کرد.

بنا بر اعلام وبگاه آی‌ای، این برنامه‌ای است که می‌تواند انواع مختلفی از اشکال را مانند مخروط‌ها، اشکال کدویی و شکل‌هایی مانند برگ شبدر ایجاد کند. مهم‌تر از همه این که برنامه DNAxiS اولین ابزار نرم‌افزاری است که به کاربران اجازه می‌دهد این نوع اشکال را با استفاده از الگوریتم‌هایی برای تعیین محل قرار دادن منگنه‌های کوتاه دی‌ان‌ای برای اتصال حلقه‌های طولانی‌تر به هم و نگه داشتن اشکال در کنار هم به‌طور خودکار طراحی کنند.

یکی از پژوهشگران ارشد این مطالعه بیان کرد؛ اگر تعداد آن‌ها خیلی کم باشد یا اگر در موقعیت اشتباه قرار گیرند، ساختار به درستی شکل نمی‌گیرد.

اگرچه تا استفاده عملی از این نرم‌افزار جدید در آزمایشگاه‌ها ممکن است چند سال باقی مانده باشد، اما پژوهشگران می‌گویند این یک گام بزرگ رو به جلو از نظر طراحی خودکار ساختار‌های سه‌بعدی جدید است.

این پژوهش در مجله Science Advances منتشر شده است.