Lettertjes van DNA bouwen zichzelf

DNA-figuurtjes van 0,001 mm. De badeend staat rechtsonder. Foto Harvard

Het zijn minuscule tegelvloertjes, maar dan van DNA. Drie wetenschappers van Harvard University zijn erin geslaagd om piepkleine smileys, letters, cijfers, en leestekens van DNA te maken. De onderzoekers boetseerden zelfs een DNA-badeendje in elkaar.

Elk figuurtje is een duizendste millimeter groot en bestaat uit ‘pixels’ van 3 bij 7 nanometer (miljoenste millimeter). De Amerikaanse onderzoekers beschreven hun DNA-kunstwerkjes donderdag in Nature.

Bijzonder is dat de figuurtjes zich uit zichzelf vormen. De onderzoekers mengen simpelweg een set unieke DNA-strengen door elkaar. Elke streng vouwt zich tot een tegeltje, dat maar op een beperkt aantal andere tegeltjes aansluit.

In hun eerste experimenten maakten de onderzoekers strakke rechthoeken van DNA. Deze rechthoeken waren, zoals de onderzoekers zelf schrijven, hun ‘moleculaire canvas’. Door bepaalde DNA-tegels uit het mengsel weg te laten, ontstonden de figuren als vanzelf.

Niet elk karakter liet zich even makkelijk in DNA vertalen. In eerste instantie lukte het niet om de 0, 3, ~ en @, h en twee Chinese karakters te maken. De onderzoekers moesten terug naar de tekentafel, om de zwakke punten in de constructie te verstevigen. De 0 was bijvoorbeeld te redden met een dwarse streep door zijn holle buik.

De onderzoekers hebben het productieproces inmiddels volledig geautomatiseerd. Een gebruiker maakt een ontwerp op de computer, waarna een labrobot de juiste DNA-strengen uitkiest en door elkaar mixt. 44 van de vormen hiernaast zijn op deze manier door een robot gemaakt.

Deze modulaire aanpak verschilt van die van andere DNA-technologen, die hun DNA-sculpturen maken met een techniek die DNA-origami heet. Hierbij wordt één lange DNA-streng door meerdere ‘DNA-nietjes’ in de juiste vorm gevouwen. Het nadeel is dat voor elke nieuw figuurtje ook nieuwe nietjes ontworpen moeten worden. Met het DNA-canvas van de Harvard-onderzoekers hoeft dat niet. Daaruit kunnen steeds weer nieuwe figuren worden gevormd.

Concrete toepassingen van dit DNA-gemetsel zijn er nog niet. Maar Paul Rothemund en Ebbe Andersen, pioniers van DNA-origami, vinden dat in een begeleidend commentaar geen bezwaar. Timmerlieden vertimmeren al millennia lang bomen tot meubels, hutten en huizen, terwijl nanotechnologen pas dertig jaar met DNA in de weer zijn, schrijven ze. Geef ze dus nog wat tijd. Die meesterproef komt nog.

    • Lucas Brouwers