Origami de ADN, una técnica para fabricar estructuras de
ADN, puede ser algo más que un concepto de diseño fresco. También se puede
utilizar para construir dispositivos que pueden buscar y destruir células vivas
especificas.
Los nanorobots, así los investigadores los llaman, utilizan
un sistema similar a las células del sistema inmune para colaborar con los
receptores en el exterior de las células.
"Lo llamamos un nanorobot, ya que es capaz de algunas
tareas robóticas", dice Ido Bachelet, un becario postdoctoral en Harvard
Medical School en Boston, Massachusetts, y uno de los autores del estudio, que
se publica en la edición de esta semana. Una vez que el dispositivo reconoce
una célula, explica, automáticamente cambia su forma y entrega su carga.
Los investigadores diseñaron la estructura de los nanorobots
que utilizan software de código abierto, llamado Cadnano, desarrollado por uno
de los autores, Shawn Douglas, un biofísico de Harvard's Wyss Institute for
Biologically Inspired Engineering. Luego de que construyeron los robots
utilizando el origami de ADN. Los dispositivos en forma de barril, cada uno de
unos 35 nanómetros de diámetro, contiene 12 sitios en el interior para unir las
moléculas de carga útil y las posiciones de dos en la parte exterior de
aptámeros de fijación cortos, cadenas de nucleótidos con secuencias especiales
para el reconocimiento de moléculas en la célula diana. Los aptámeros actuan
como broches: una vez que ambos han encontrado su objetivo, se abre el
dispositivo para liberar la carga útil.
Los Nanorobots de ADN pueden dirigirse a las células
cancerosas y suministrar una carga de anticuerpos (púrpura).
"Se puede pensar en ello como una especie de cerradura
de combinación", dice Bachelet. "Sólo cuando ambos marcadores están
en su lugar, el robot puede abrir todo".
Los investigadores probaron seis combinaciones de cerraduras
aptamer, cada una de los cuales fueron diseñados para dirigirse a diferentes
tipos de células cancerosas en cultivo. Aquellas diseñadas para golpear una
célula de leucemia de células que podrían escpgerr de una mezcla de tipos de
células, luego liberar su carga - en este caso, un anticuerpo - para detener el
crecimiento de las células. También probaron cargas que puedan activar el
sistema inmunológico.
La obra "nos lleva un paso más adelante en el camino de
los medicamentos más inteligentes de la actualidad del clase nanorobots que los
médicos podríamos imaginar", dice Paul Rothemund, un bioingeniero de
cómputo en el Instituto de Tecnología de California en Pasadena, y el inventor
de ADN origami.
Justo en el blanco
Debido a que los nano-robots pueden ser programados para
liberar su carga sólo cuando la célula destino se encuentra en el estado de la
enfermedad correcta, se consigue una especificidad que otros métodos de
liberación de fármacos no tienen, dice Hao Yan, un químico y nanotecnólogo
Universidad Estatal de Arizona en Tempe. "Esto realmente se aprovecha de
la programación de la nanotecnología de ADN."
Si estas estructuras funcionan en un organismo vivo o no aún
está por verse. Por un lado, están diseñados para comunicarse con las moléculas
en la superficie de una célula. "Si su objetivo terapéutico está dentro de
la célula, va a ser complicado", dice Bachelet.
Es más, los nanorobots son rápidamente destruidos por el
hígado o por las nucleasas, enzimas que “mastican” trozos sueltos de ADN. Puede
ser que sea posible recubrirlos con una sustancia tal como polietilenglicol,
ampliamente utilizado para impulsar la longitud de tiempo que un fármaco puede
permanecer en el cuerpo, dice Douglas, o "tal vez para tomar prestado
inspiración de otras biomoléculas o células" - tal como las células de la
sangre - "que pueden circular en la sangre durante mucho tiempo". Él
y sus colegas están comenzando a pensar acerca de cómo probar los nanobots en
ratones.
"Si este tipo de problemas se pueden resolver, los
nano-robots tienen la oportunidad de convertirse en una realidad
terapéutica", dice Rothemund.
Fuente: http://www.nature.com
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