US-Forscher haben eine Art Lego-System entwickelt, um winzige dreidimensionale Strukturen aus der Erbsubstanz DNA konstruieren zu können. Kern des Systems sind drei unterschiedliche Grundbausteine, die sich zu einfachen Körpern und schließlich zu komplexen Gebilden zusammensetzen lassen. Bislang mussten Wissenschaftler hunderte unterschiedlicher DNA-Stränge kombinieren, um solche Strukturen anzufertigen. Der dazu nötige Aufwand schränkte laut Forschungsleiter Chengde Mao die praktische Nutzbarkeit des Verfahrens stark ein. Eingesetzt werden könnten die DNA-Bausteine beispielsweise für den gezielten Medikamententransport im Körper oder als Behälter für die Nanotechnologie.
Desoxyribonukleinsäure, kurz DNA, ist nicht nur Träger der menschlichen Erbinformation, sondern wird bereits seit längerem dazu eingesetzt, verschiedene Strukturen im Nanomaßstab herzustellen. Das Biomolekül ist bei Chemikern beliebt, weil es sich durch die Anordnung der Basenpaare, der einzelnen Bausteine eines DNA-Strangs, für unterschiedliche Zwecke einsetzen lässt. Die Moleküle fügen sich dann entsprechend der Vorgaben von selbst zusammen.
Die meisten der so erzeugten Strukturen sind allerdings ein- oder zweidimensional. Um komplexere, dreidimensionale Körper herzustellen, mussten Wissenschaftler bislang die verwendeten DNA-Stränge mit maßgeschneiderten Basensequenzen ausstatten, um die gewünschte Form zu erzeugen. Dieser Prozess soll nun durch die Anwendung des Baukastensystems vereinfacht werden: Mit nur wenigen unterschiedlichen DNA-Strängen können die Forscher Basisstrukturen erzeugen, die sich anschließend von selbst zu größeren Körpern zusammenlagern.
In ersten Versuchen verwendeten sie dafür drei unterschiedliche DNA-Stränge. Zunächst programmierten sie die Stränge, sich in Form eines dreizackigen Sterns anzuordnen. Aus diesem Grundbaustein erzeugten sie anschließend verschiedene Körper, wie Tetraeder, Dodekaeder oder die fußballförmigen Buckyballs. Verändert werden musste dazu lediglich die Konzentration von DNA-Molekülen in der verwendeten Lösungsflüssigkeit, berichten die Wissenschaftler. Anwendungsmöglichkeiten für das neue Verfahren sieht Studienleiter Mao beispielsweise in der Herstellung von synthetischen Nanocontainern. Zunächst plant er jedoch, weitere Grundformen zu entwickeln, um eine größere Vielfalt an Körpern herstellen zu können.
Chengde Mao (Purdue-Universität, West Lafayette) et al.: Nature, Band 452, S. 198 ddp/wissenschaft.de ? Markus Zens
