Roboter: Nanoroboter aus DNA sollen Arznei ausliefern

Wissenschaftler aus Dänemark, Italien und den USA haben aus DNA kleine Käfige gebaut, die als Nanotransportmittel dienen sollen. Mit ihrer Hilfe sollen Medikamente künftig an bestimmte Zellen im Körper ausgeliefert werden.

Artikel veröffentlicht am 3. Dezember 2013, 11:58 Uhr, Werner Pluta

Nanokäfig: Öffnen und Schließen unter Einwirkung von Temperatur (Bild: Sissel Juul/Duke University)

Wissenschaftler aus Europa und den USA haben Nanoroboter aus Desoxyribonukleinsäure (Deoxyribonucleic Acid, DNA) konstruiert. Die DNA-Roboter kapseln Enzyme ein und transportieren diese durch den Körper. An der Studie waren Forscher von der Universität Aarhus in Dänemark, der Universität von Rom sowie der Duke-Universität in Durham im US-Bundesstaat North Carolina beteiligt.

Der Nanoroboter besteht aus acht DNA-Molekülen, die die Forscher aus Molekülen aus dem menschlichen Körper geschaffen haben. Werden diese zusammengebracht, organisieren sie sich automatisch zu einem Nanokäfig. Darin sollen Enzyme eingefangen werden.

Öffnen bei Wärme

Durch Veränderung der Temperatur kann der Käfig geöffnet und geschlossen werden: Bei einer Temperatur von 37 Grad - also in etwa Körpertemperatur - öffne sich der Käfig, schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift ACS Nano. Dann könne ein Enzym in den Käfig bugsiert werden.

Bedingung ist, dass das einzufangende Molekül kleiner ist als der Käfig, aber größer als die Öffnung zwischen den aus DNA-Strängen bestehenden Gitterstäben. Bei den Tests verwendeten die Forscher Meerrettichperoxidase (Horseradish Peroxidase, HRP), da dessen Aktivitäten leicht zu verfolgen sind.

Schließen bei Kälte

Wird der Nanokäfig dann auf 4 Grad gekühlt, schließt er sich um das HRP. Und ebenso öffnet er sich wieder, wenn die Umgebungstemperatur steigt. Das HRP behielt seine Eigenschaften, während es in dem Käfig eingeschlossen war. Es reagierte also mit Molekülen, die klein genug waren, in den Käfig einzudringen. Die Forscher konnten zudem in Kulturen nachweisen, dass der Nanokäfig mit seiner Ladung von Zellen absorbiert wird.

Anwendungsgebiet für die DNA-Nanoroboter wird die Medizin sein: Sie sollen Arzneimittel im Körper transportieren. Das Medikament soll direkt an die erkrankten Zellen ausgeliefert werden, was dessen Wirkung beschleunigen und die Nebenwirkungen verringern soll.