Мечта всех нанотехнологов — создание микроскопических роботов, которые патрулировали бы организм и подавали сигнал при вторжении чужеродных агентов, — близка к осуществлению. Простейший наноробот, состоящий из единственной молекулы ДНК, способен подавать световой сигнал при встрече с вирусом. Правда, пока лишь в пробирке.

Хемилюминесценция люминола широко используется для самых разных целей — в том числе и в криминалистике
Руководитель работы профессор Итамар Виллнер

Созданное группой израильских ученых под руководством Итамара Виллнера (Itamar Willner) «устройство» состоит из трех фрагментов. Один из них (сегмент А) распознает вирусную ДНК, второй (сегмент С) содержит инструкцию по синтезу каталитической молекулы ДНК, или ДНКзима. Третий сегмент — В — представляет собой участок, к которому прикрепляется фермент, отщепляющий ДНКзим от молекулы. Для своей работы «ДНК-устройство» требует наличия и дополнительных веществ.

Избирательно связавшись с вирусной ДНК (работает сегмент А), ДНК-устройство активирует ферменты, синтезирующие и высвобождающие ДНКзим (сегмент С). В свою очередь, ДНКзим, взаимодействуя с гемином (производным гемоглобина), активируется и заставляет светиться хемолюминесцентное вещество люминол, присутствующее в среде.

Процесс кажется сложным и для его осуществления требуется присутствие в среде нескольких ферментов, нуклеотидов и других ингредиентов. Однако обнаружив ДНК вируса, каждая молекула «устройства» вновь и вновь синтезирует и высвобождает ДНКзимы, вызывающие свечение люминола, постоянно усиливая сигнал. Кроме того, он занимает не более получаса, что выгодно отличает новый подход от существующих методов выявления вирусов и бактерий, для которых требуется множество сложных химических этапов.

Протестированное на вирусе бактериофага М13 наноустройство оказалось способно распознать ДНК в исчезающе малых концентрациях. Авторы считают, что после необходимых доработок и усовершенствований он ляжет в основу новых высокочувствительных методов лабораторной диагностики инфекционных заболеваний по образцам крови или других биологических жидкостей.

«Коммерческая биотехнология»