Του Γιάννη Παλιούρη
Συνυπάρχουν με τους ζωντανούς οργανισμούς όπου κι αν βρίσκονται. Αν και η προέλευσή τους είναι άγνωστη, βρίσκονται στη Γη από τα αρχικά στάδια εξέλιξης των ζωντανών κυττάρων. Χωρίς αμφιβολία είναι οι κορυφαίοι θηρευτές του είδους μας, αφού μας καταδιώκουν εδώ και εκατομμύρια χρόνια, προκαλώντας εκατόμβες νεκρών μεταξύ των ανθρώπινων πληθυσμών. Αυτή είναι μέσες - άκρες η ιστορία των ιών, τους οποίους μόνο τον 20ό αιώνα καταφέραμε να αντιμετωπίσουμε. Και τώρα ίσως ήρθε η στιγμή να απαλλαγούμε οριστικά από τη δράση τους, χάρη στην πρόοδο της νανοτεχνολογίας.
Τα καλά νέα έρχονται από το Κέντρο Βιοτεχνολογίας στην Πολιτεία της Νέας Υόρκης, όπου ερευνητές δημιούργησαν μια παγίδα που αιχμαλωτίζει και κομματιάζει ιούς. Η παγίδα έχει σχήμα αστεριού, από το οποίο φύονται πέντε αγκυλωτές ακτίνες. Το «θύμα» ήταν ο ιός του δάγκειου πυρετού, που θεώρησε τη μοριακή παγίδα υγιές κύτταρο και έσπευσε να προσκολληθεί πάνω της για να τη μολύνει. Αυτό ήταν και το τέλος του, αφού οι ακτίνες τον κομμάτιασαν, όπως ένα αγκαθωτό συρματόπλεγμα θα έσκιζε τη σάρκα κάθε εισβολέα.
Το ερώτημα είναι πώς την «πάτησε» τόσο εύκολα ένας ιός που έχει μάθει να επιβιώνει μέσω της εξέλιξης για εκατομμύρια χρόνια. Πολύ απλά, γιατί η παγίδα είχε δημιουργηθεί από DNA. Έτσι, ο ιός όχι μόνο δεν την απέφυγε, αλλά έσπευσε να προσκολληθεί πάνω της, θεωρώντας πως βρήκε το επόμενο εύκολο θύμα του.
Δούρειος Ιππος
Το DNA είναι, ίσως, το πιο θαυμαστό μόριο στη φύση. Ένα κομψό προϊόν της εξελικτικής διαδικασίας, που περιέχει όλες τις απαραίτητες πληροφορίες για τη διαιώνιση της ζωής. Τα τελευταία χρόνια η νανοτεχνολογία μάς έδωσε της δυνατότητα να χειραγωγήσουμε το DNA, φέρνοντάς το στα μέτρα μας. Ο συγκεκριμένος επιστημονικός κλάδος, γνωστός ως «Structural DNA Nanotechnology», εκμεταλλεύεται στις σχεδιαστικές ευκαιρίες που προσφέρει το μόριο του DNA, αντί για τις γενετικές οδηγίες που κουβαλά. Ουσιαστικά, «βλέπει» το DNA ως Δούρειο Ίππο ικανό να κουβαλά φάρμακα, να παγιδεύει ιούς κ.λπ., ανοίγοντας έτσι νέους δρόμους στην καταπολέμηση λοιμώξεων και σοβαρών ασθενειών, όπως ο καρκίνος.
Μια παγίδα αυτού του είδους θα μπορούσε να είναι αποτελεσματική εναντίον πολλών διαφορετικών ιών, διότι, για να μολύνουν τον ξενιστή τους, όλοι οι ιοί πρέπει πρώτα να «γραπώσουν» το κυτταρικό τοίχωμα. Στη συνέχεια «ξεφορτώνουν» τις γενετικές τους οδηγίες μέσα στο κύτταρο και η μόλυνση ξεκινά.
Νανοτεχνολογία και ιατρική
Το υπόβαθρο για τη νανοτεχνολογία κατασκευής DNA τέθηκε για πρώτη φορά από τον Αμερικανό κρυσταλλογράφο Νάντριαν Σίμαν, στις αρχές της δεκαετίας του 1980, και ο τομέας άρχισε να προσελκύει ευρύ ενδιαφέρον στα μέσα της δεκαετίας του 2000. Ο Σίμαν διαπίστωσε ότι χρήση νουκλεϊκών οξέων (DNA δηλαδή) εκτός από γενετικό ενδιαφέρον έχει και κατασκευαστικό, αφού σχηματίζει ισχυρές, άκαμπτες δομές διπλής έλικας. Αυτό επιτρέπει τον σχεδιασμό αλληλουχιών βάσης, που συναρμολογούνται επιλεκτικά για να σχηματίσουν περίπλοκες δομές με ακριβή χαρακτηριστικά νανοκλίμακας. «DNA origami» θα μπορούσε να πει κανείς.
Ωστόσο, είναι η πρόοδος στον τομέα της νανοτεχνολογίας που ανοίγει νέες προοπτικές. Ενώ οι περισσότεροι έχουμε συνδυάσει τη νανοτεχνολογία με τους υπολογιστές και τα ηλεκτρονικά κυκλώματα, οι κρίσιμες εφαρμογές σε νανοκλίμακα θα αλλάξουν τη φυσιογνωμία της υγειονομικής περίθαλψης.
Για μεγάλο μέρος της ιατρικής και ερευνητικής κοινότητας η νανοϊατρική θεωρείται η μεγάλη ελπίδα της ανθρωπότητας για τη θεραπεία ανίατων, σήμερα, ασθενειών. Ουσιαστικά πρόκειται για την εφαρμογή της τεχνολογίας στην ιατρική, όπου σωματίδια με μέγεθος μικρότερο από 100 nm (σ.σ. το 1 νανόμετρο ισούται με το ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου) μπορούν μέσω μαγνητικών ή χημικών μεθόδων να οργανώνονται αυτόνομα και να κατευθύνονται ακριβώς στην περιοχή ενδιαφέροντος, σε ατομικό και μοριακό επίπεδο. Το χαρακτηριστικό αυτό πρακτικά μηδενίζει και τις παρενέργειες, αφού οι υγιείς ιστοί παραμένουν ανεπηρέαστοι.
Από τη βιολογία στην πληροφορία
Η εξέλιξη της τεχνολογίας έχει επιτρέψει μια σειρά εφαρμογών του DNA, οι οποίες μέχρι πριν από λίγα χρόνια φάνταζαν αδιανόητες. Για παράδειγμα, ερευνητές του Πανεπιστημίου Purdue, αντιγράφοντας μοτίβα από βιολογικές κυτταρικές μεμβράνες, δημιούργησαν τεχνητές επιφάνειες που λειτουργούν ως μοριακής κλίμακας διατάξεις για υπολογιστές νέας γενιάς. Όπως διαπίστωσαν, οι λωρίδες λιπιδίων -λιποδιαλυτά μόρια που απαντώνται στους ζωντανούς οργανισμούς- μπορούν να αποσυσκευάζουν και να διατάσσουν με εκπληκτική ακρίβεια εύκαμπτα νανοσύρματα χρυσού με διάμετρο μόλις 2 nm. Η προσθήκη νερού, ακόμα και με τη μορφή υγρασίας στον αέρα, πυροδοτούσε τη δημιουργία της νανοδιάταξης. Τι σημαίνει αυτό στην πράξη: μια απλή, βιολογική διαδικασία χειραγωγήθηκε ώστε να δημιουργεί κατά παραγγελία δομές ασύλληπτα μικρότερες από αυτές που μπορούμε να δημιουργήσουμε με τις πιο προηγμένες τεχνικές «εκτύπωσης» τσιπ.
Τις δυνατότητες που υπάρχουν στον συγκεκριμένο τομέα καταδεικνύει και η απόφαση της Ε.Ε. να χρηματοδοτήσει με 6,1 εκατ. ευρώ το πρόγραμμα Bio4Comp. Στόχος είναι η δημιουργία ενός υπολογιστή με μεγαλύτερη ταχύτητα επεξεργασίας και χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας από οποιοδήποτε σύστημα υπάρχει σήμερα.
Στο πλαίσιο της έρευνας, οι επιστήμονες του Bio4Comp, αντί για τα ψηφία 0 και 1, αξιοποιούν δύο πρωτεΐνες, τη μυοσίνη και την κινεσίνη, που είναι υπεύθυνες για τη συστολή μυών και τη μεταφορά μορίων εντός των κυττάρων, αντίστοιχα. Τοποθετημένες σε ένα «βιοτσίπ» μετακινούν άλλες πρωτεΐνες, οι οποίες επιστρέφουν έναν συγκεκριμένο αριθμό-πληροφορία ανάλογα με την τελική τους θέση.
Πόσο κοντά είμαστε στη εποχή που το DNA θα είναι εκτός από θεμέλιος λίθος της βιολογίας, βασικός πυλώνας της τεχνολογίας; Σίγουρα δεν είναι κάτι που θα συμβεί αύριο. Ωστόσο, η σύγκλιση νανοτεχνολογίας και ιατρικής δημιουργεί σημαντικές υποσχέσεις για το μέλλον. Και πιθανόν ανάμεσα σε αυτές και την εξάλειψη των ιών από προσώπου Γης…
* Το άρθρο δημοσιεύθηκε στον «Φιλελεύθερο» της Παρασκευής 6 Δεκεμβρίου
