Nanoroboter-Hand aus DNA kann sich Viren schnappen und festhalten

Forscher der Universität Illinois haben einen DNA-Nanoroboter entwickelt, der Viren wie eine molekulare Hand für Schnelltests erfasst und sogar deren Zelleintritt blockiert. Diese "NanoGripper", also "NanoGreifer", eröffnen neue Möglichkeiten in Diagnostik und Therapie.

Molekulare Hände packen Viren

Der NanoGreifer besteht aus einem einzigen DNA-Strang, der zu einer vier-fingerigen Hand gefaltet wird. Jeder Finger verfügt über drei Gelenke, ähnlich wie menschliche Finger. Die Biegung und Winkel der Finger werden durch das Design des DNA-Gerüsts bestimmt. In den Fingern befinden sich DNA-Aptamere, die speziell programmiert sind, um molekulare Ziele zu binden - in diesem Fall das Spike-Protein des COVID-19-Virus. DNA-Aptamere sind kurze, künstlich hergestellte DNA-Sequenzen, die sich wie Schlüssel in ein Schloss an bestimmte Moleküle anlagern können.

Eines der unmittelbaren Anwendungsfelder: Die Technologie ermöglicht einen 30-minütigen COVID-19-Test, der die Genauigkeit von qPCR-Tests erreicht. Professor Brian Cunningham erklärt: "Unser Test ist rasch und einfach, da wir das intakte Virus direkt erkennen."


Auch der Mechanismus, der die Erkennung signalisiert, ist innovativ. "Wenn das Virus in der Hand des NanoGreifers gehalten wird, wird ein fluoreszierendes Molekül ausgelöst, das bei Beleuchtung durch eine LED oder einen Laser Licht abgibt." Wenn viele fluoreszierende Moleküle an einem Virus konzentriert sind, leuchtet es stark genug, um in unserem System einzeln gezählt zu werden.

Neben der Diagnostik könnte der NanoGreifer auch in der Präventivmedizin eingesetzt werden. Die Forscher stellten fest, dass mehrere Greifer die Außenseite von Viren umschließen und so die Interaktion der viralen Spike-Proteine mit den Zellrezeptoren verhindern können. Professor Xing Wang erläutert in Science Robotics: "Wir könnten ein antivirales Nasenspray-Präparat herstellen. Die Nase ist der Hotspot für Atemwegsviren wie COVID oder Influenza."

Weit über COVID hinaus

Die Anwendungsmöglichkeiten gehen weit über COVID-19 hinaus. Der NanoGreifer könnte für andere Viren wie Influenza, HIV oder Hepatitis B angepasst werden. Zudem sehen die Forscher Potenzial in der gezielten Medikamentenverabreichung, etwa bei der Krebsbehandlung. Die Finger könnten so programmiert werden, dass sie spezifische Krebsmarker erkennen und Medikamente direkt zu den Zielzellen transportieren.


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