Qu'est-ce qu'un robot à ADN et comment pourrait-il changer la médecine ?

Ne vous méprenez pas : le corps humain est une zone de guerre. De plus, c'est un combat moderne, non pas sur un champ de bataille à l'extérieur, mais à l'intérieur même de la ville déchirée par la guerre que nous appelons le corps humain.

Bien sûr, les forces défensives de notre corps font leur part pour empêcher le gros des envahisseurs d'entrer, mais l'ennemi a franchi nos portes il y a longtemps. Ainsi, la lutte pour la santé se poursuit à l'intérieur de nous, au milieu de systèmes délicats et d'organes cruciaux. Les soldats de notre système immunitaire combattent les espions viraux, les saboteurs cancéreux, les terroristes bactériens et les machines de guerre parasites.

La science moderne permet une bonne partie des interférences extérieures. Comme une superpuissance de la guerre froide soutenant un régime assiégé, nous expédions nos armes pharmaceutiques, notre équipement de surveillance de haute technologie et l'explosion occasionnelle de puissance radioactive.

Pourtant, ces super-armes sont souvent loin d'être cliniques dans leur application.

Larguez une bombe sur un pâté de maisons et vous pourriez anéantir les insurgés ennemis, mais vous tuerez également des civils innocents et décimerez des infrastructures importantes. Vous endommagez la chose même que vous visez à protéger.

Dans le corps, la situation est souvent la même. Par exemple, on veut sauver le corps des ravages du cancer, mais la chimiothérapie et la radiothérapie endommagent les cellules saines, ainsi que les cancéreuses. Ce dont nous avons besoin, c'est de quelque chose capable de faire des frappes mortelles précises au niveau cellulaire - un drone militaire pour patrouiller dans notre espace intérieur.

Alors, qu'est-ce qui chassera les cellules cancéreuses de notre corps et les éliminera avec un minimum de dommages collatéraux ? Nous aurons besoin d'un robot -- un fait d' ADN (acide désoxyribonucléique).

Comme vous pouvez le voir sur l'illustration, le robot ADN ne ressemble pas du tout à un automate typique à seau de boulons. Il n'a ni le charme d'un WALL-E ni la symétrie mortelle d'un drone Predator de l'US Air Force, mais il y a une très bonne raison. Pour construire un robot à une si petite échelle, vous devez le construire à partir de petites choses. Le matériau de choix dans cette machine est l'ADN lui-même.

L'ADN, bien sûr, est le modèle de la plupart des formes de vie organique. Votre apparence, votre façon de penser -- tout cela est contenu dans un code de bases chimiques. Mais l'ADN est plus qu'une simple information. Étant donné que des séquences complémentaires d'ADN peuvent se lier, des molécules individuelles peuvent s'auto-assembler en formes et structures complexes. Développez une machine à partir de ce matériel et vous bénéficierez d'un matériau de construction à la fois facilement disponible et auto-assemblé. Vous sauverez des vies et vous économiserez également de l'argent en recherche et développement.

À l' aide d'une méthode appelée origami d'ADN , des chercheurs du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de Harvard ont plié des brins d'ADN synthétique dans une cage en forme de tonneau d'environ 35 nanomètres de diamètre [source : Katsnelson ]. En revanche, une mèche de cheveux humains ne mesure que 20 000 nanomètres de large [source : EPA ].

Cette cage contient jusqu'à 12 molécules de charge utile, telles que des anticorps destructeurs de cellules [source : Katsnelson ]. À l'extérieur, deux aptamères empêchent la cage de s'ouvrir et de libérer la charge mortelle. Les aptamères sont de courts brins d'ADN avec des séquences spéciales pour reconnaître des molécules spécifiques. Considérez-les comme des cadenas qui maintiennent le panier fermé.

Lorsque le robot ADN entre en contact avec la cellule cancéreuse ciblée, les verrous s'ouvrent, la cage s'ouvre et l'anticorps détruit la cellule cible. En 2012, l'équipe de recherche de l'Institut Wyss a signalé "presque zéro dommage collatéral" après avoir lâché ses bots sur un mélange de cellules cibles et de cellules spectatrices [source : Bachlet ].

La technologie promet de révolutionner les soins de santé avec des médicaments intelligents et ciblés et des nanomachines encore plus complexes pour surveiller nos entrailles. Cependant, les scientifiques ont un certain nombre d'obstacles à surmonter pour affiner leurs conceptions de robots à ADN.

Pour commencer, il faut actuellement des semaines pour replier ensemble des structures d'ADN complexes. Et si ces poches chaudes de destruction de taille nanométrique doivent faire avancer les choses, cela aidera si nous ne les vidons pas une heure plus tard. Les chercheurs travaillent sur des modifications pour empêcher le bot de toucher les reins ou le foie avant qu'il n'attaque les cellules ciblées.

Pourtant, le fait demeure : nous construisons de minuscules armes robotiques pour faciliter la guerre sans fin entre les habitants de votre corps et les hordes sans fin qui s'efforcent de le conquérir. La technologie, comme l'avenir, est là.

J'ai dû fouetter une main derrière mon dos pour éviter de faire les références évidentes "Fantastic Voyage" ou "Innerspace" dans cet article. D'une certaine manière, cependant, les films rendent la compréhension publique de la nanotechnologie - en particulier la nanotechnologie médicale - un mauvais service. Des visions de sous-marins miniaturisés dans la circulation sanguine affichent une vue descendante de la nanotechnologie. En réalité, nous examinons un système ascendant, dans lequel de petites machines sont construites à partir de matériaux minuscules pour effectuer leur travail à une échelle de plus en plus infime. Vous ne construisez pas un sous-marin de la taille de l'ADN ; vous le construisez à partir d'ADN.

Je n'ai pas pu m'empêcher de penser au concept de robot à ADN en termes d'emballage cadeau contenant une petite bombe. Imaginez ce paquet sur le salon d'un mystère de meurtre à la Agatha Christie. Il ne s'ouvrira que dans les mains d'un tueur.

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Sources