Si los científicos pudieran regular con precisión la expresión génica, podrían desactivar los genes responsables de las enfermedades y activar los que mejoran la salud y el sistema inmunológico.

"Es por eso que controlar la expresión génica es tan fundamental, ", dijo Julius Lucks de la Universidad de Northwestern." Una vez que lo dominas bien, tu puedes hacer cualquier cosa."

Por suerte, tener un "buen" manejo de la expresión genética podría ser un eufemismo. Él y su equipo han desarrollado una herramienta poderosa y versátil que logra la activación genética miles de veces mejor que la naturaleza.

"Todo lo que hicimos fue hacer un interruptor de ARN que activa un gen, "dijo Lucks, profesor asociado de ingeniería química y biológica en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern. "Pero lo que realmente lo hace increíble es que es realmente De Verdad, realmente bueno."

Con el apoyo de la National Science Foundation, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, y Searle Funds en el Chicago Community Trust, la investigación fue publicada en línea el 19 de octubre en la revista Comunicaciones de la naturaleza . James Chappell, becario postdoctoral en el laboratorio de Lucks y ahora profesor asistente en Rice University, sirvió como primer autor del artículo.

Usando un enfoque de diseño computacional, Lucks creó el interruptor programando molecularmente una molécula de ARN llamada ARN activador de transcripción pequeña, o STAR que su grupo había descubierto previamente. Luego utiliza un algoritmo, desarrollado por el ex alumno de Northwestern, Joe Zadeh ('03), para optimizar el STAR para aplicaciones específicas. Una empresa externa utiliza los resultados del algoritmo para construir una pieza física de ARN, que Lucks luego usa en experimentos.

Lucks compara las estrellas con un interruptor de luz.

"Para que suceda algo en biología, la 'luz' tiene que estar encendida, "dijo Lucks, miembro del Centro de Biología Sintética de Northwestern. "Siempre estamos interesados ​​en encender las cosas, así que encontramos una manera de diseñar algunos interruptores de luz realmente buenos ".

Continuando con la analogía, los interruptores de ARN que se encuentran en la naturaleza no pueden encender o apagar completamente las "luces". A menudo, la habitación está constantemente en penumbra en lugar de estar completamente oscura o con mucha luz. Pero los investigadores han deseado tener un control más estricto del sistema. STAR de Lucks puede encender la luz, o activar un gen, 9, 000 veces más brillante que sin la estrella presente, proporcionando la habitación completamente oscura o clara de la que los investigadores han carecido.

"Si estudias un sistema para explorar lo que hace un gen, quieres saber qué hace cuando está completamente encendido o apagado, "Lucks explica." No cuando el gen está ahí o en la mitad. Eso es mucho más difícil de desenredar ".

Eso es particularmente cierto para las aplicaciones de diagnóstico, que Lucks planea seguir con su nueva herramienta. Debido a que el ARN se destaca en la detección de otras cadenas de ARN, Las STAR podrían ser útiles para diagnosticar virus de ARN. Para hacer esto, El interruptor de Lucks podría diseñarse para encenderse en presencia de uno de estos virus.

"Tienes que tener un control muy estricto para lograr esto, "Suerte dijo." No quieres una señal a mitad de camino porque entonces terminarás con falsos positivos. Necesitas una señal clara ".

Diagnósticos sin embargo, es solo una de las cosas que los investigadores pueden lograr con STAR. Lucks también está interesado en usarlos para ingeniería metabólica, regular las redes de ARN, y más.

"Esta es una tecnología habilitadora, y tenemos colaboraciones comenzando de inmediato, "Suerte dijo." De repente, todas estas cosas diferentes son posibles. Y eso es simplemente increíble ".