Hur man bygger en intelligent blob som krymper när den upptäcker virus

Här är en intressant idé. Hotet från virala patogener som fågelinfluensa, hepatit B och HIV, utgör en tydlig och aktuell fara. Så billiga och enkla verktyg för att upptäcka dessa virus är välbehövliga, särskilt i utvecklingsländerna där hotet är akut men pengarna är knappa.

Stig fram Jaeoh Shin och kompisar vid universitetet i Potsdam i Tyskland som säger att det är möjligt att skapa just en sådan virusdetektor med lite mer än några DNA-strängar blandade i en hydrogelklump. Denna 'intelligenta' klump skulle krympa när viruset i fråga fanns i närheten och gav en tydlig synlig signal om att försiktighetsåtgärder måste vidtas.

Här är deras tankegångar. Biologer har länge vetat att virus binder till delar av DNA och detta gör att dubbelspiralen lindas upp i två enkelsträngar, eller 'smälter' som biologer kallar det. De enkla strängarna kan sedan adsorberas i virusets yta och detta förkortar deras totala längd. Faktum är att biologer har visat att smältinducerad sammandragning kan minska längden på strängen med upp till 90 procent.

Så Shin och cos idé är att sträcka ut DNA-strängarna parallellt, bädda in dem i hydrogel och sedan vänta. När viruspartiklar dyker upp binder de sig till DNA:t, vilket får det att smälta och dra ihop sig och gör att hydrogelen också krymper. Virala partiklar i hydrogel-DNA-systemet ... väljer en makroskopisk sammandragning av hydrogelmatrisen, säger de.

För att testa idén skapade dessa killar en molekylär simulering av hur ett virus binder till DNA och den efterföljande smältningen och sammandragningen. Resultaten verkar verkligen lovande. Virala partiklar i hydrogel-DNA-systemet destabiliserar [dubbelsträngat] DNA och påverkar en makroskopisk sammandragning, säger de.

En viktig fråga är hur virusspecifikt DNA:t kan göras så att det bara svarar på HIV eller fågelinfluensa eller på något annat specifikt virus. Shin och co säger att virusen binder företrädesvis till bindande proteiner och dessa kan kopplas till DNA. Så med lite enkelt biokemiskt pyssel borde de kunna göra DNA som bara binder till specifika virus.

Det låter verkligen möjligt men de här killarna måste vara säkra på att kontraktionssignalen utlöses unikt av målviruset och inget annat. Med andra ord måste den falska positiva frekvensen noggrant studeras och kontrolleras. Det är en intressant idé som förtjänar mer, noggrann studie.

Det har också en viss betydande konkurrens. Det råder ingen brist på idéer för att upptäcka virus. Den stora fördelen med denna är att den skulle vara tillräckligt billig för att distribuera brett, även i utvecklingsländerna.

Och däri ligger nästa utmaning. Efter att ha utvecklat teorin bakom dessa detektorer och simulerat deras beteende, måste Shin och co bygga en för att visa att den fungerar. Och inte bara i labbet utan under alla extrema förhållanden av värme, fukt och smuts som läkare över hela världen regelbundet möter.

Det råder ingen tvekan om att det borde vara möjligt att bädda in DNA-strängar i hydrogel för att göra intelligenta blobbar som är billiga och enkla. Men tills Shin och bevisar att klumparna fungerar som de förväntar sig, kommer detta att förbli bara en bra idé snarare än den potentiellt livsförändrande produkt som dessa killar tydligt föreställer sig att det kan vara.

De har ett stort arbete framför sig. Vi kommer att titta för att se hur de klarar sig.

Ref:arxiv.org/abs/1310.5531: Avkänning av virus genom mekanisk spänning av DNA i responsiva hydrogeler

Dölj