Mūsų kūno ląstelė primena miestą. Joje yra biblioteka – DNR grandinė, paštas – Goldžio aparatas, elektrinės – mitochondrijos. Mikrotubulės ir aktino gijos atlieka greitkelių funkciją, o kinezino ir dineino molekulės keliauja jomis it sunkvežimiai, gabenantys įvairias medžiagas. Yra netgi atliekų sąvartynai – lizosomos.

Tokiame mieste darbuojasi milijonai mašinų, sukasi milijardai variklių. Tad kodėl žmonės negalėtų sukurti panašių į juos, kurie atliktų papildomas funkcijas, taisytų gamtos klaidas arba net patobulintų kai kuriuos ląstelės komponentus?

Nanomokslo vizijų era prasidėjo 1986 metais, kai Masačusetso technologijų instituto inžinierius Ericas Drexleris išleido knygą „Engines of Creation. The coming era of nanotechnology“. Jo idėjos apie iš molekulių sukonstruotus robotus pasirodė neįgyvendinamos. Tačiau mokslininkai surado kitų būdų, kaip sukurti nanomašinas. Jie atidžiau pažvelgė į ląstelę ir ėmė iš jos mokytis.

„Dalį tų problemų gamta yra gražiai išsprendusi ir sukūrusi daug nanorobotų. Daugelis fermentų ir panašių į fermentus struktūrų juda, atlieka įvairias manipuliacijas ir kartu katalizuoja chemines reakcijas. Tos problemos buvo išspręstos gamtos iki E. Drexlerio. Tokių veikiančių struktūrų gamtoje galima rasti daug“, – sako biochemikas prof. Arūnas Ramanavičius.

Nanopasaulį valdo atsitiktinumo ir būtinybės sąjunga

Ląstelėse be paliovos siaučianti molekulinė audra suteikia energijos tokioms mašinoms veikti, o jos susiformuoja pačios iš atskirų komponentų. Šie procesai jau gana gerai aprašomi, remiantis matematikos ir fizikos dėsniais. Nanopasaulį valdo atsitiktinumo ir būtinybės sąjunga. Tereikia tuo pasinaudoti.

Fizinių ir technologijos mokslų centre ir VU Chemijos fakultete besidarbuojantis prof. A. Ramanavičius su kolegomis kuria savaime susirenkančius nanorobotus, kurie galėtų būti naudojami įvairioms ligoms, ypač vėžinėms gydyti. Jie tą atliktų labai tiksliai ir efektyviai. Projektas vadinasi „Polimerais ir biologiniu atpažinimu pasižyminčiomis struktūromis modifikuoti fermentai selektyviam ląstelių poveikiui“.

„Bandome susintetinti tokias nanostruktūras, kurias suformuotų ir biologinės molekulės, ir įvairios kitokios nanostruktūros. Tokie dariniai prisijungtų prie vėžinių ląstelių ir bandytų jas paveikti. Geriausias poveikis būtų kaip nors jas nužudyti“, – aiškina A. Ramanavičius.

Planuojama sukurti specialų konteinerį – Trojos arklio analogą, kuris nepastebimai prisiartintų prie pasmerktos ląstelės, ją atpažintų ir po to pradėtų operaciją. Šio konteinerio turinys negrįžtamai pažeistų ląstelę ir tai įjungtų užprogramuotą jos žūties – apoptozės – mechanizmą.

Pasaulyje jau naudojami pasyvūs nanokonteineriai su vaistų molekulėmis, kurie savo turinį priverčiami išmesti, tik priartėjus prie taikinio. Taip mažiau nuodijamas organizmas, o vaistai veikia efektyviau. Pavyzdžiui, keliasdešimties nanometrų skersmens pūslelės su aukso nanodalelėmis, pasiekusios tikslą, suardomos naudojant infraraudonųjų spindulių lazerį. Tačiau Lietuvos mokslininkai teigia, kad jų strategija kitokia.

„Koncepcija šiek tiek skiriasi nuo tos, kuomet vaistai pristatomi į vėžinę ląstelę. Mes kuriame tokias struktūras, kad jos gebėtų pagaminti vaistą šalia vėžinės ląstelės. Būtų toks neišsemiamas to vaisto fabrikėlis. Nereikia atgabenti didelio konteinerio, bet pakanka atgabenti struktūras, kurios gamina vaisto molekules“, – pasakoja mokslininkas.