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Avances en el desarrollo de nanorobots de ADN con aplicaciones biomédicas

Amparo Tolosa, Genética Médica News

Parece ciencia ficción, pero no lo es. En los últimos años se han desarrollado diferentes máquinas de ADN, pequeños mecanos moleculares o nanorobots basados en ADN, que imitan los presentes en la naturaleza y que podrían ser utilizados como sensores o plataformas para suministrar fármacos.

Un reciente estudio de la Universidad Emory, publicado en Nature Biotechnology, ha introducido una nueva modificación que aumenta la velocidad y estabilidad de los nanobots de ADN, lo que podría acelerar su desarrollo.

nanorobots. Imagen: Bryan Meltz, Universidad de Emory.

Khalid Salaita, investigador en la Universidad Emory y director del trabajo que ha introducido importantes avances en el desarrollo de nanobots basados en ADN con aplicaciones biomédicas. Imagen: Bryan Meltz, Universidad de Emory.

La mayor parte de los motores sintéticos de ADN utilizan patas para desplazarse. Sin embargo, esto les hace ser inestables debido al denominado movimiento browniano (tipo de movimiento aleatorio que se produce en partículas microscópicas cuando se encuentran en un medio fluido) y extremadamente lentos. Por ejemplo, un motor basado en ADN con cuatro patas necesitaría cerca de 20 años para desplazarse un centímetro.

La nueva versión de nanobots de ADN introduce dos cambios importantes. En primer lugar, ruedan, en lugar de caminar. Cada uno de estos robots está formado por una esfera de tamaño microscópico recubierta por cientos de cadenas de ADN. En segundo lugar, el movimiento se consigue por medio de la adición de RNAsa H. Las partículas esféricas obtenidas se hibridan sobre una superficie modificada con ARN complementario de manera que las cadenas de ADN son atraídas hacia el ARN complementario, pero cuando establecen contacto el ARN es destruido por acción de la RNAsa H, haciendo moverse a la esfera y permitiendo que más ADN se una y siga empujando. La combinación del sistema de rodaje más la capacidad de acción de la enzima RNAsa H proporcionan al nuevo motor estabilidad y velocidad. “Nuestro motor basado en ADN puede viajar un centímetro en siete días, en lugar de 20 años, lo que lo hace 1.000 veces más rápido que las versiones anteriores,” indica Khalid Salaita, director del trabajo. “De hecho, los motores de miosina de la naturaleza son únicamente 10 veces más rápidos que los nuestros, y han necesitado miles de años para evolucionar.”

nanorobots. Imagen: Universidad de Emory.

Los investigadores incorporaron las lentes de dos punteros láser a la cámara de un smartphone, convirtiendo el teléfono en un microscopio con el que capturar videos del movimiento de las partículas. Imagen: Universidad de Emory.

Los investigadores han demostrado también que los nuevos motores de ADN pueden ser utilizados para detectar polimorfismos genéticos de un solo nucleótido. Para ello, incorporaron las lentes de dos punteros láser a la cámara de un smartphone, convirtiendo el teléfono en un microscopio con el que capturar videos del movimiento de las partículas. “Utilizando un smartphone podemos obtener una lectura de cualquier cosa que interfiera con la reacción enzima-sustrato, porque cambiará la velocidad de la partícula,” comenta Salaita. “Por ejemplo, podemos detectar una única mutación en una cadena de ADN. Nuestro método ofrece una forma de hacer diagnóstico de bajo coste y bajo requerimiento tecnológico en localizaciones con recursos limitados”

Una vez más el desarrollo de tecnología a imitación de la naturaleza ofrece resultados prometedores en el campo de la biología molecular. Antes de poder ser utilizados de forma más amplia, los nanobots de ADN deberán ser optimizados. No obstante, los investigadores se muestran muy positivos con los resultados obtenidos. “Es lo último en ciencia ficción,” concluye Salaita. “La gente ha soñado con enviar nanobots para distribuir fármacos o para reparar problemas en el cuerpo humano.”

Referencia: Yehl K, et al. High-speed DNA-based rolling motors powered by RNase H. Nat Nanotechnol. 2015 Nov 30. doi: 10.1038/nnano.2015.259.

Fuente: Nano-walkers take speedy leap forward with first rolling DNA-based motor. http://esciencecommons.blogspot.com.es/2015/12/nano-walkers-take-speedy-leap-forward.html

 

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