A DNS-alapú nanotechnológia ötlete több mint harminc éve foglalkoztatja a kutatókat, igazi lendületet azonban 2006-ban kapott a tudományág, ekkor kezdtek el ugyanis ténylegesen játszogatni a szakértők a DNS-origaminak nevezett elképzeléssel. A DNS-origami lényege, hogy hosszú, páratlan DNS-szálakból tetszőleges formájú két- vagy háromdimenziós alakzatok hozhatók létre, ha úgy állítjuk össze a bázisok sorrendjét, hogy azok a kívánt szakaszokon kapcsolják össze a szál különböző részeit.
Míg a kezdet kezdetén még csak érdekes, de alapvetően funkciótlan formákat hoztak létre a módszerrel, napjainkban már egyre több ötlet van arra, hogyan lehetne a DNS-origamit hasznos célokra felhasználni. Az egyik ilyen elképzelés szerint a DNS-szálak felhasználásával nanorobotok hozhatók létre, amelyek aztán különböző feladatokat hajtanak végre a sejtekbe jutva, egy-egy fehérje, hatóanyag vagy más robotok működését befolyásolva. A robotok az ötlet szerint tehát egy célmolekulára összpontosítanak, és ha ezzel találkoznak, struktúrájuk megváltozik, és végrehajtódik a beléjük kódolt feladat, például kibocsátódik a robot által hordozott hatóanyag.
A Harvard és a Bar-Ilan Egyetem kutatói most egy lépéssel tovább vitték a technológiát, olyan robotokat hoztak ugyanis létre, amelyek révén logikai áramkörök állíthatók össze. A szakértők által megalkotott DNS-origamik felhasználásával AND (és), OR (megengedő vagy), XOR (kizáró vagy), NAND (negált és), NOT (negálás), CNOT (vezérelt nem) és félösszadó logikai áramkörök hozhatók létre. A dolog a következőképpen működik: a DNS-kapuk mindegyikének két bemenete van, amelyek más robotok vagy egyéb molekulák hatására aktiválódnak. Az AND kapu például akkor aktiválódik, ha mindkét bemenethez a megfelelő molekula kapcsolódik, az OR viszont akkor is működésbe lép, ha a két bemenet közül csak az egyikhez kapcsolódik valami. A kapumolekula tehát csak akkor lép működésbe, ha megkapja a megfelelő bemeneti utasításokat, és ekkor hajtja végre feladatát, például szabadjára ereszt valamilyen hatóanyagot, vagy blokkolni kezd valamilyen működést.
A szakértők élesben is tesztelték az elképzelést: a DNS-origami révén készült logikai áramkörök elemeit csótányok szervezetébe juttatták be. A „DNS-doboz” a kísérlet során egy olyan molekulát tartalmazott, amely a rovarok keringési rendszerében keringő folyadék, a vérnyirok vagy hemolimfa sejtjeihez kötődik. A nanorobotokat fluoreszcens címkékkel látták el, így aktuális pozíciójuk követhető volt a csótányok testén belül. A különbözőképpen kialakított logikai kapuk akkor eresztették ki „rakományukat”, ha teljesültek a beléjük kódolt feltételek, például két különböző fehérje kapcsolódott hozzájuk, vagy más molekulakombinációk aktiválták az áramkört.
A kísérlet alapján a módszer valóban működik, és némi fejlesztéssel számos különböző célra felhasználható lehet. A kutatók egyik ötlete szerint hasonló logikai kapukkal minden korábbinál precízebben kontrollált gyógyszerbevitelt lehetne megvalósítani, amely ténylegesen a beteg pillanatnyi állapotához igazítja a kezelés módját. A kemoterápia során használt hatóanyagok egyik nagy problémája, hogy ezek a daganatos sejtek mellett az egészséges sejteket is megtámadják. Ha viszont a gyógyszerszállító nanorobotok képesek lennének felismerni, és több marker alapján azonosítani a beteg sejteket, és kizárólag ezek jelenlétében szabadjára engedni a hatóanyagot, jelentősen javulhatna a kezelések hatékonysága. Ez probléma pedig kiválóan megoldható lenne néhány AND és OR kapu alkalmazásával. A kutatók szerint az új megoldás annyira biztató eredményeket produkált, hogy az első hasonló terápiás módszer kevesebb, mint öt éven belül kidolgozásra kerülhet.
