ग्राउंडब्रेकिंग स्टडी में डीएनए ओरिगेमी नैनोबॉट्स ट्यूमर को मारते हैं

संयुक्त राज्य अमेरिका में हर साल कैंसर के लगभग 1.7 मिलियन नए मामलों का पता लगाया जाता है, और प्रत्येक वर्ष कैंसर का दावा है कि अकेले अमेरिका में लगभग 600,000 लोग रहते हैं, जिससे यह राष्ट्रीय स्तर पर मृत्यु का दूसरा प्रमुख कारण है। उपचार कभी-कभी बीमारी से भी बदतर होता है, क्योंकि आक्रामक सर्जरी दर्दनाक हो सकती है, और कीमोथेरेपी से पूरे शरीर पर कहर बरपाने ​​वाले ऑफ-टारगेट प्रभाव पैदा हो सकते हैं। लेकिन इसमें वर्णित एक नई तकनीक प्रकृति जैव प्रौद्योगिकी, जो नैनोरोबोट्स का उपयोग करता है - शाब्दिक रूप से सूक्ष्म रोबोट - विशेष रूप से ट्यूमर को लक्षित करने और उनके रक्त की आपूर्ति में कटौती करने से उपचार को हमेशा के लिए बदलने की क्षमता है।

फरवरी में प्रकाशित पेपर में, वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने कैंसर के साथ चूहों और सूअरों में ट्यूमर पर हमला करने के लिए डीएनए नैनोरोबोट्स का उपयोग करने की प्रभावशीलता का प्रदर्शन किया। ये नैनोमीटर के आकार के रोबोट डीएनए से बने होते हैं जो दवा को देने के लिए ठीक समय और स्थान पर खुद को प्रकट करता है केवल शरीर में सटीक लक्ष्य। डीएनए, एक ओरिगामी पैकेज की तरह मुड़ा हुआ, थ्रोम्बिन के अणुओं को आयोजित करता है, एक एंजाइम जो रक्त का थक्का बनाता है।

यह परीक्षण करने के लिए कि यह उपन्यास दवा वितरण प्रणाली काम करती है, एरिज़ोना स्टेट यूनिवर्सिटी और नेशनल सेंटर फॉर नेनोसाइंस एंड टेक्नोलॉजी ऑफ़ द चाइनीज़ एकेडमी ऑफ़ साइंसेज के वैज्ञानिकों की टीम ने नैनोरोबोट्स को ट्यूमर वाले चूहों की रक्तधाराओं में इंजेक्ट किया। उन्होंने पाया कि उपचार ने ट्यूमर को प्रभावी ढंग से लक्षित किया, उनकी वृद्धि को रोक दिया और यहां तक ​​कि ट्यूमर की मृत्यु भी शुरू कर दी।

हालांकि, ड्रग के कामों को साबित करने के लिए ट्यूमर का विकास रोकना पर्याप्त नहीं है, हालांकि, यह भी खुद को सुरक्षित साबित करना होगा। इसलिए, शोधकर्ताओं ने बामो लघु सूअरों के रक्त के प्रवाह में नैनोरोबोट्स को भी इंजेक्ट किया, जिन्हें मनुष्यों के लिए प्रारंभिक दवा सुरक्षा के परीक्षण के लिए अच्छे मॉडल के रूप में दिखाया गया है। नैनोरोबोट्स के साथ एक बड़ी चिंता यह है कि वे मस्तिष्क में पहुंच सकते हैं और स्ट्रोक पैदा कर सकते हैं, लेकिन परीक्षण विषय जानवरों के साथ ऐसा नहीं हुआ।

नैनोरोबोट्स की सटीकता, जो कि सुरक्षित कैंसर उपचार के लिए उनकी क्षमता को इतना महान बनाता है, उनकी सावधानीपूर्वक तैयार की गई संरचना के कारण है। ड्रग-होल्डिंग "पैकेज" डीएनए शीट्स से बना है, 60 को 90 नैनोमीटर तक मापता है, जो थ्रोम्बिन अणुओं के आसपास लपेटता है। मुड़े हुए चादरों के बाहर नाभिक में शून्य पर अणु होते हैं, एक प्रोटीन जो बढ़ते ट्यूमर से जुड़ी रक्त वाहिकाओं के अस्तर में मौजूद होता है।

इन अणुओं, जिन्हें एप्टामर्स कहा जाता है, दोनों दवाओं को वितरित करने के लिए उचित स्थान को लक्षित करते हैं तथा जब नैनोरोबोट सही जगह पाता है तो थ्रोम्बिन को बाहर निकालने के लिए वास्तव में डीएनए शीट को खोलते हैं। सिद्धांत रूप में, जब थ्रोम्बिन जारी किया जाता है, तो यह ट्यूमर में प्रवेश करने वाले रक्त को थक्के लगाता है, जिससे इसे ऑक्सीजन बढ़ने से भूखा रहना पड़ता है। यह विधि, जो अनिवार्य रूप से ट्यूमर का गला घोंटती है, एंजियोजेनेसिस इनहिबिटर के रूप में जानी जाने वाली कैंसर दवाओं के वर्ग की याद दिलाती है, जो रक्त वाहिकाओं के विकास को बाधित करने में मदद करती हैं जो ट्यूमर को खिलाती हैं।

ये नैनोरोबोट्स बहुत अच्छा वादा दिखाते हैं, लेकिन वे अभी तक मनुष्यों के लिए तैयार नहीं हैं। वहाँ पहुंचने के लिए, शोधकर्ता इस उपचार मार्ग को और विकसित करने के लिए नैदानिक ​​साझेदारों की तलाश कर रहे हैं। फिर भी, यह तथ्य कि यह चूहों और सूअरों में काम करता है, इस बात की संभावना है कि हमारे जैसे नैनोरोबोट हमारे जीवनकाल में कैंसर के उपचार के रूप में उपलब्ध होंगे।

सार: नैनोस्केल रोबोट में बुद्धिमान ड्रग डिलीवरी सिस्टम के रूप में क्षमता होती है जो आणविक ट्रिगर का जवाब देते हैं। डीएनए ओरिगामी का उपयोग करके हमने पेलोड को परिवहन करने और उन्हें विशेष रूप से ट्यूमर में पेश करने के लिए एक स्वायत्त डीएनए रोबोट का निर्माण किया। हमारे नैनोरोबोट को डीएनए एप्टामर के साथ बाहर की तरफ क्रियाशील किया जाता है जो न्यूक्लोलिन को बांधता है, एक प्रोटीन जो विशेष रूप से ट्यूमर से जुड़ी एंडोथेलियल कोशिकाओं पर व्यक्त किया जाता है, और रक्त जमावट इसकी आंतरिक गुहा के भीतर थ्रोम्बिन को प्रोटीज करता है। न्यूक्लियरोलिन-लक्ष्यिंग एप्टैमर डीएनए नैनोरोबोट के यांत्रिक उद्घाटन के लिए एक लक्ष्यीकरण डोमेन के रूप में और आणविक ट्रिगर दोनों के रूप में कार्य करता है। इस प्रकार थ्रोम्बिन इस प्रकार उजागर होता है और ट्यूमर साइट पर जमावट को सक्रिय करता है। ट्यूमर-असर माउस मॉडल का उपयोग करते हुए, हम प्रदर्शित करते हैं कि अंतःशिरा में इंजेक्ट किए गए डीएनए नैनोरोबोट्स थ्रोम्बिन को विशेष रूप से ट्यूमर से जुड़े रक्त वाहिकाओं तक पहुंचाते हैं और इंट्रावस्कुलर थ्रोम्बोसिस को प्रेरित करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप ट्यूमर नेक्रोसिस और ट्यूमर के विकास को रोकता है। नैनोरोबोट चूहों और बामा लघु सूअरों में सुरक्षित और प्रतिरक्षात्मक रूप से निष्क्रिय साबित हुए। हमारे डेटा बताते हैं कि डीएनए नैनोरोबोट्स कैंसर चिकित्सा में सटीक दवा वितरण के लिए एक आशाजनक रणनीति का प्रतिनिधित्व करते हैं।