[완전히 DNA로 만들어진 작은 로봇] 작은 로봇은 과학자들이 전적으로 DNA로 제작했다. 나노 로봇은 다양한 생물학적 및 병리학 적 과정에 중요한 미시적 수준에서 적용되는 기계적 힘에 대한 더 면밀한 연구로 이어질 수 있다.

작은 로봇은 Inserm, CNRS 및 Montpellier의 구조 생물학 센터의 Université de Montpellier 과학자들이 전적으로 DNA로 제작했다. 나노 로봇은 다양한 생물학적 및 병리학 적 과정에 중요한 미시적 수준에서 적용되는 기계적 힘에 대한 더 면밀한 연구로 이어질 수 있다.

이번 연구는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 게재됐다.

세포 기계 민감도

우리 세포는 미시적 규모로 가해지는 기계적 힘에 직면하고, 이러한 힘은 우리 몸의 정상적인 기능이나 특정 질병의 발병을 담당하는 많은 세포 과정에 필수적인 생물학적 신호를 유발한다.

세포 기계 과민성의 기능 장애는 영향을받은 세포가 미세 환경의 기계적 특성을 둘러싸고 적응함으로써 신체 내에서 이동하는 다양한 질병에 관여한다. 이러한 적응은 특정 힘이 세포의 세포골격에 정보를 전달하는 기계 수용체에 의해 감지되기 때문에 가능하다.

세포 기계감수성과 관련된 분자 메커니즘에 대한 우리의 현재 지식은 매우 제한적이다.

그래서 Inserm 연구원 Gaëtan Bellot가 이끄는 Structural Biology Center(Inserm/CNRS/Université de Montpellier) 연구팀은 DNA 종이접기 방법이라는 대체 방법을 사용하기로 결정했다.

DNA 종이 접기 방법

DNA 종이접기 방법은 DNA 분자를 건축 자재로 사용하여 미리 정의된 형태로 3D 나노구조를 자가 조립할 수 있다. 이 기술은 나노기술 분야의 주요 발전에 기여했다.

팀은 이 방법을 사용하여 3개의 DNA 종이접기 구조로 구성된 "나노 로봇"을 설계했다. 인간의 세포 크기와 맞물려 처음으로 뉴턴의 1조분의 1인 1피코뉴톤의 분해능으로 힘을 가하고 제어할 수 있게 됐다. 1뉴턴은 손가락이 펜을 클릭하는 힘에 비유할 수 있다.

새로운 개발은 인간이 만들고 자가조립한 DNA 기반 물체가 이 수준의 정확도로 힘을 가할 수 있는 것은 처음이다.

팀은 로봇을 기계 수용체를 인식하는 분자와 결합하여 로봇을 우리 세포의 일부로 안내하는 것을 가능하게 했다. 그들은 또한 세포 표면에 국한된 표적 기계 수용체에 힘을 가하여 활성화할 수도 있다.

이 도구는 기초 연구에 매우 유용할 수 있다. 이것은 전문가들이 세포 기계 민감성과 관련된 분자 메커니즘을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 기계적 힘에 민감한 새로운 세포 수용체의 발견으로 이어질 수 있다.

“피코뉴턴 힘의 시험관 내 및 생체 내 적용을 가능하게 하는 로봇의 설계는 과학계의 증가하는 수요를 충족하고 주요 기술 발전을 나타낸다. 그러나 로봇의 생체 적합성은 생체 내 응용 분야에 대한 이점으로 간주될 수 있지만 DNA를 분해할 수 있는 효소에 대한 민감성의 약점을 나타낼 수도 있다. 따라서 다음 단계는 로봇의 표면을 수정하여 효소의 작용에 덜 민감하도록 하는 방법을 연구하는 것이다. 우리는 또한 예를 들어 자기장을 사용하여 로봇의 다른 활성화 모드를 찾으려고 노력할 것이다.”라고 Bellot는 말한다.