nanorobot

Wetenschappers willen in de toekomst graag nanorobots inzetten die in uw lichaam op zoek gaan naar ziekten of medicijnen afgeven. Een nieuw onderzoek brengt die ambitie een stuk dichterbij: wetenschappers hebben een nano-apparaatje ontwikkeld dat niet door ons immuunsysteem wordt aangevallen en dus ongestoord zijn werk kan doen.

Ons lichaam wordt beschermd door ons immuunsysteem. Het bestrijdt indringers zoals virussen. Maar zo af en toe worden we toch ziek en is zo’n virus blijkbaar (te lang) onopgemerkt gebleven. Het doet een beetje denken aan science-fictionfilms waarin mensen wanneer ze in vijandig gebied komen hun onzichtbaarheidsmantel aantrekken. Virussen doen net zoiets om te voorkomen dat ze – nog voor ze iets kunnen aanrichten – door ons immuunsysteem worden opgemerkt. Onderzoekers hebben dat trucje nu van virussen afgekeken en gebruikt om een nano-apparaatje te ontwikkelen dat niet door ons immuunsysteem wordt aangevallen.

Voorkomen
En dat is geen overbodige luxe, zo toonde eerder onderzoek al aan. Want eerder gebouwde nanorobots (zie kader) die in het lichaam van muizen werden geïnjecteerd, werden al snel door het immuunsysteem onschadelijk gemaakt. “Daarom vroegen we ons af: ‘Hoe kunnen we voorkomen dat onze deeltjes worden uitgeschakeld?’,” vertelt onderzoeker William Shih.

Nanorobots van DNA

Om nanorobots te bouwen, gebruiken onderzoekers DNA. Ze nemen een lange streng DNA en vouwen deze tot een vorm. Vervolgens gebruiken ze die vormen om een nanorobotje te bouwen. In de toekomst moet zo’n DNA-nanorobotje net zo complex zijn als onze cellen. Zo werken onderzoekers aan nanorobots die hun omgeving waarnemen, kunnen calculeren hoe ze op die omgeving moeten reageren en vervolgens een nuttige taak uitvoeren – bijvoorbeeld een chemische reactie bewerkstelligen of in beweging komen.

Omhulsel
De natuur bood uitkomst. De onderzoekers keken de kunst af van een virus dat aan de aandacht van het immuunsysteem ontsnapt door zijn genoom te verpakken in een omhulsel van eiwitten en dan nog eens te bedekken met een olie-achtige coating die tevens te vinden is in membranen rond levende cellen. “We vermoedden dat een virus-achtig omhulsel rond onze deeltjes ons probleem kon oplossen,” vertelt Shih. Samen met zijn collega’s vouwde hij een streng DNA in een octaëder ter grootte van een virus. Vervolgens voorzag hij de robot van een coating.

Moleculen
Om te achterhalen of de coating werkte, injecteerden de onderzoekers nanorobots met en zonder coating in het lichaam van muizen. De muizen die een nanorobot zonder coating ontvingen, braken deze snel af en scheidden deze snel uit. Maar de met een coating bedekte nanorobot was urenlang actief in het lichaam van de muizen. Het immuunsysteem merkte de nanorobots met de coating niet op. Dat leiden de onderzoekers af uit het feit dat in het lichaam van muizen met een gecoate nanorobot honderd keer minder moleculen voorkwamen die het immuunsysteem activeren.

In de toekomst kunnen nanorobots met een ‘onzichtbaarheidsmantel’ ingezet worden om medicijnen af te leveren en ziektes op te sporen. Ook kunnen ze bijvoorbeeld na een transplantatie ingezet worden om het immuunsysteem te onderdrukken. “Patiënten met kanker en andere ziektes zouden enorm veel baat hebben bij heel nauwkeurige gereedschappen op de schaal van moleculen die diagnoses kunnen stellen en ziektes kunnen behandelen,” stelt Don Ingber, verbonden aan het Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering. “Ervoor zorgen dat DNA-nanodeeltjes in het lichaam kunnen blijven bestaan, is een enorme stap in die richting.”