Британские биоинформатики разработали программный инструмент Sequence Selector, который устраняет ошибки при проектировании наноструктур и биороботов из молекул ДНК. Об этом сообщает «Хайтек» со ссылкой на исследование в журнале Nature Communications.
Международная группа исследователей из Ньюкаслского университета совершила прорыв в области нанобиотехнологий. Учёные автоматизировали и довели до абсолютной точности процесс создания ДНК-роботов, которые используются для адресной доставки лекарств к раковым опухолям и создания сверхчувствительных биосенсоров.
Технология ДНК-оригами основана на свойстве нитей ДНК программируемо соединяться друг с другом. Учёные берут длинную вирусную ДНК-матрицу и добавляют к ней сотни коротких синтетических нитей-«скрепок», которые заставляют длинную цепь сворачиваться в заданную трёхмерную фигуру — от наноконтейнеров до сложных микроскопических механизмов.
Однако до сих пор этот процесс напоминал лотерею. Из-за случайных химических взаимодействий нити-скрепки часто связывались не в тех местах. В результате до 70% созданных биороботов получались дефектными, что делало технологию слишком дорогой для массового медицинского применения.
Новый софт Sequence Selector решает эту проблему на этапе проектирования. Алгоритм, основанный на методах машинного обучения, анализирует терабайты данных о термодинамике нуклеиновых кислот. Программа с точностью до атома рассчитывает кинетику связывания каждой отдельной скрепки и мгновенно отсекает те варианты последовательностей, которые могут вызвать ложное срабатывание или неправильное сворачивание.
Тестирование показало, что разработанный инструмент позволяет создавать стабильные ДНК-конструкции с первой попытки в 98% случаев. Время, необходимое на разработку нового биоробота, сократилось с нескольких месяцев до нескольких часов.
Внедрение алгоритма позволит фармкомпаниям запустить массовое производство программируемых биороботов для медицины. Эти наноустройства смогут циркулировать в кровотоке человека, самостоятельно находить единичные метастазы опухолей и точечно уничтожать их изнутри, не повреждая здоровые ткани организма.
Читать далее:
Вселенная внутри черной дыры: наблюдения «Уэбба» подтверждают странную гипотезу
Испытания ракеты Starship Илона Маска вновь закончились взрывом в небе
Сразу четыре похожих на Землю планеты нашли у ближайшей одиночной звезды
Обложка: magnific
