ENGINEERINGNET.BE - DNA-moleculen kunnen net als computers worden geherprogrammeerd, zodat ze nuttige dingen kunnen doen, zoals het opsporen van ziektes of het toedienen van medicijnen. Tot dusver werkte dit soort DNA-computers niet in bloed, omdat menselijke enzymen de moleculen vrijwel meteen afbreken.
Biomedisch ingenieur Tom de Greef van de Technische Universiteit Eindhoven heeft samen met onderzoekers van Radboud Universiteit, de Universiteit van Bristol en Microsoft Research een oplossing gevonden voor dit probleem.
Ze hebben beschermende moleculaire omhulsels gemaakt met daarin functionerende DNA-computer circuits. Deze modulaire benadering heeft nog een extra voordeel: het vergroot de rekensnelheid.
Bij de nieuwe aanpak worden de DNA-strengen ingekapseld in proteïnosomen, wat ze minder kwetsbaar maakt voor de vertering door enzymen. Daardoor blijven ze veel langer actief in bloedserum, en wordt het mogelijk om echte, celachtige autonome systemen te ontwikkelen in fysiologische omstandigheden.
Proteïnosomen zijn verzamelingen van capsules met daarin verschillende DNA-moleculen, die gezamenlijk zijn te gebruiken voor moleculaire sensoren en berekeningen.
Levende cellen communiceren met elkaar door de afscheiding van signaalmoleculen die bij naburige cellen moleculaire sleutelprocessen activeren. Deze intercellulaire communicatie gaat vaak twee kanten uit, en omvat zowel positieve als negatieve interacties.
“Met ons platform hebben we de cellulaire communicatie in levende systemen nagebootst door twee gemeenschappen van kunstmatige cellen," aldus De Greef.
"Zo hebben we bijvoorbeeld laten zien dat wanneer een DNA-streng naar binnengaat en de eerste gemeenschap activeert, het afgescheiden signaal de tweede gemeenschap activeert; die reageert op zijn beurt door een enzymremmer af te scheiden die de eerste gemeenschap weer deactiveert.”
Deze nieuwe benadering opent de weg voor allerlei praktische toepassingen in de medische wereld. Op dit moment testen de TU Eindhoven en Microsoft de nieuwe DNA-netwerken voor de opsporing en classificatie van ziekten.
