Ģ��ֱ��

DNA-nanoteknologia on kiihtyvää vauhtia kasvava tieteenala, jossa käytetään DNA:ta erilaisten nanorakenteiden ja –materiaalien rakennusaineena. Luonnossa DNA-molekyylit varastoivat eliöiden geneettistä tietoa. DNA-nanoteknologian menetelmillä ne muovautuvat tarkoiksi nanorakenteiksi.

DNA kuljettaa lääkkeitä ja taipuu origameiksi

DNA soveltuu biomateriaalina hyvin esimerkiksi erilaisiin lääketieteen sovelluksiin.

”Tällä hetkellä tutkitaan paljon sitä, miten lääkeaineita voitaisiin kuljettaa kehossa kohdennetusti soluihin tai kudoksiin DNA-nanorakenteiden avulla. DNA-nanorakenteet tarjoavat valtavan monipuolisia mahdollisuuksia lääkeainekuljetukseen, mutta uusi teknologia vaatii vielä runsaasti tutkimus- ja kehitystyötä”, kertoo  Heini Ijäs.

Ijäksen väitöskirjatutkimuksessa DNA-nanorakenteita valmistettiin ”DNA-origami” –menetelmällä. DNA-origamit valmistetaan taittelemalla bakteereja infektoivan viruksen pitkää DNA:ta haluttuun muotoon lyhyiden DNA-juosteiden avulla. Kooltaan DNA-origamit ovat vain muutamien kymmenien tai satojen nanometrien kokoisia, mutta rakenteellisesti niistä voidaan suunnitella erittäin monimutkaisia.

DNA-origamit suunnitellaan tarkasti käyttökohteen mukaan

Tutkimuksessa osoitettiin, että DNA-origamien rakenteellisen tarkkuuden ansiosta niillä voidaan toteuttaa monipuolisia toimintoja.

Kun erilaisiin DNA-origameihin lastattiin syöpälääke doksorubisiinia, origamin muoto oli ratkaiseva tekijä siinä, kuinka nopeasti lääkeaine vapautui rakenteista veren entsyymien pilkkoessa DNA:ta.

Lisäksi tutkimuksessa kehitettiin liuoksen pH-arvoon reagoivia DNA-nanolaitteita, joita voitiin avata ja sulkea pienillä pH:n muutoksilla. Kapselimaisten DNA-origamien sisälle lastattiin lääkeainekuljetusta varten molekyylejä, kapselit suljettiin matalassa pH:ssa ja lopulta molekyylit paljastettiin ympäristölle pH:n noustessa. DNA-laitteiden rakennemuutokset voitiin lisäksi havaita erilaisilla spektroskooppisilla ja sähkökemiallisilla mittauksilla. Tämä luo pohjaa DNA-origameihin pohjautuvien biosensoreiden kehitykselle.

”Tutkimuksessa saimme runsaasti uutta tietoa siitä, miten erilaisia molekyylejä voidaan lastata DNA-origameihin lääkeainekuljetusta varten, millaisia fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia näillä rakenteilla on ja miten ne käyttäytyisivät esimerkiksi verenkierron haastavissa olosuhteissa. Saatu tieto auttaa tutkimuskenttää ottamaan askeleen kohti konkreettisia lääketieteen ja diagnostiikan sovelluksia”, tiivistää Ijäs.

Väitöskirjatyötä ovat rahoittaneet Jane ja Aatos Erkon säätiö sekä Emil Aaltosen säätiö. Tutkimus on toteutettu Jyväskylän yliopiston ja Aalto-yliopiston tutkijaryhmien välisenä yhteistyönä. 

Tutkimus on julkaistu Jyväskylän yliopiston väitöstutkimusten sarjassa JYU Dissertations, numero 360, Jyväskylä, 2021. ISBN 978-951-39-8556-1 (PDF), URN:ISBN:978-951-39-8556-1, ISSN 2489-9003
Linkki julkaisuun: 

Heini Ijäs (o.s. Takkinen) on kirjoittanut ylioppilaaksi Pieksämäen lukiosta 2010 ja valmistunut filosofian maisteriksi Jyväskylän yliopiston nanotieteiden koulutusohjelmasta 2016 pääaineenaan solu- ja molekyylibiologia.

FM Heini Ijäksen väitöskirjan "Functional DNA nanostructures for molecular transportation and biosensing" tarkastustilaisuus on perjantaina 12.3.2021 Jyväskylän yliopistossa alaken kello12. Vastaväittäjänä on professori Kurt V. Gothelf (Aarhus University, Tanska) ja kustoksena on professori Janne Ihalainen Jyväskylän yliopistosta. Väitöstilaisuuden kieli on englanti.

Yleisö voi seurata väitöstilaisuutta verkkovälitteisesti.
Linkki Zoom-webinaariin (suositellaan Zoom-sovellusta tai Google Chrome selainta):

Puhelinnumero, johon yleisö voi tilaisuuden lopussa osoittaa mahdolliset lisäkysymyksensä (kustokselle): +358 40 024 7979