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  • El nanorobot de ADN desencadena respuestas terapéuticas dirigidas

    El robot nanométrico fue creado en forma de barril abierto cuyas dos mitades están conectadas por una bisagra. El barril de ADN que actúa como contenedor, se mantiene cerrado por pestillos especiales de ADN que pueden reconocer y buscar combinaciones de proteínas de la superficie celular, incluidos los marcadores de enfermedades. Esta imagen fue creada por Campbell Strong, Shawn Douglas, y Gaël McGill usando Molecular Maya y cadnano. Imagen cortesía del Instituto Wyss

    Investigadores del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de la Universidad de Harvard han desarrollado un dispositivo robótico hecho de ADN que podría potencialmente buscar objetivos celulares específicos dentro de una mezcla compleja de tipos de células y entregar instrucciones moleculares importantes. como decirle a las células cancerosas que se autodestruyan. Inspirado en la mecánica del propio sistema inmunológico del cuerpo, la tecnología podría usarse algún día para programar respuestas inmunes para tratar diversas enfermedades. Los resultados de la investigación aparecen hoy en Ciencias .

    Usando el método de origami de ADN, en el que se construyen complejas formas y objetos tridimensionales mediante el plegado de hebras de ADN, Shawn Douglas, Doctor., un becario de desarrollo tecnológico de Wyss, e Ido Bachelet, Doctor., un ex becario postdoctoral de Wyss que ahora es profesor asistente en la Facultad de Ciencias de la Vida y el Nano-Centro de la Universidad Bar-Ilan en Israel, creó un robot de tamaño nanométrico en forma de barril abierto cuyas dos mitades están conectadas por una bisagra. El barril de ADN que actúa como contenedor, se mantiene cerrado por pestillos especiales de ADN que pueden reconocer y buscar combinaciones de proteínas de la superficie celular, incluidos los marcadores de enfermedades. Cuando los pestillos encuentran sus objetivos, ellos reconfiguran, haciendo que las dos mitades del cañón se abran y expongan su contenido, o carga útil. El contenedor puede contener varios tipos de cargas útiles, incluidas moléculas específicas con instrucciones codificadas que pueden interactuar con receptores de señalización específicos de la superficie celular.

    Douglas y Bachelet utilizaron este sistema para entregar instrucciones, que estaban codificados en fragmentos de anticuerpos, a dos tipos diferentes de células cancerosas:leucemia y linfoma. En cada caso, el mensaje a la célula era activar su "interruptor suicida", una característica estándar que permite eliminar las células envejecidas o anormales. Y dado que las células de leucemia y linfoma hablan diferentes idiomas, los mensajes se escribieron en diferentes combinaciones de anticuerpos.

    Este enfoque nanoterapéutico programable se inspiró en el propio sistema inmunológico del cuerpo en el que los glóbulos blancos patrullan el torrente sanguíneo en busca de signos de problemas. Estos combatientes de infecciones pueden concentrarse en células específicas en peligro, unirse a ellos, y transmitirles señales comprensibles para que se autodestruyan. El nanorobot de ADN emula este nivel de especificidad mediante el uso de componentes modulares en los que se pueden cambiar diferentes bisagras y mensajes moleculares dentro y fuera del sistema de entrega subyacente. tanto como se pueden colocar diferentes motores y neumáticos en el mismo chasis. La potencia programable de este tipo de modularidad significa que el sistema tiene el potencial de usarse algún día para tratar una variedad de enfermedades.

    "Finalmente podemos integrar funciones de computación lógica y de detección a través de complejas, pero predecible, nanoestructuras:algunos de los primeros híbridos de ADN estructural, anticuerpos, aptámeros y clústeres atómicos metálicos, destinados a útiles, focalización muy específica de cánceres humanos y células T, "dijo George Church, Doctor., miembro de la facultad central de Wyss y profesor de genética en la Escuela de Medicina de Harvard, quien es el investigador principal del proyecto.

    Dado que el ADN es un material natural biocompatible y biodegradable, La nanotecnología de ADN es ampliamente reconocida por su potencial como mecanismo de administración de fármacos y señales moleculares. Pero ha habido desafíos importantes para su implementación, como qué tipo de estructura crear; como abrir, cerrar, y reabrir esa estructura para insertar, transporte, y entregar una carga útil; y cómo programar este tipo de robot a nanoescala.

    Al combinar varios elementos novedosos por primera vez, el nuevo sistema representa un avance significativo en la superación de estos obstáculos de implementación. Por ejemplo, porque la estructura en forma de barril no tiene tapas superiores o inferiores, las cargas útiles se pueden cargar desde el lateral en un solo paso, sin tener que abrir la estructura primero y luego volver a cerrarla. También, mientras que otros sistemas utilizan mecanismos de liberación que responden al ADN o al ARN, el nuevo mecanismo utilizado aquí responde a las proteínas, que se encuentran más comúnmente en las superficies celulares y son en gran parte responsables de la señalización transmembrana en las células. Finalmente, este es el primer sistema basado en origami de ADN que utiliza fragmentos de anticuerpos para transmitir mensajes moleculares, una característica que ofrece una forma controlada y programable de replicar una respuesta inmune o desarrollar nuevos tipos de terapias dirigidas.

    "Este trabajo representa un gran avance en el campo de la nanobiotecnología, ya que demuestra la capacidad de aprovechar los avances recientes en el campo del origami de ADN iniciados por investigadores de todo el mundo". incluido el propio William Shih del Instituto Wyss, para afrontar un desafío del mundo real, es decir, matar células cancerosas con alta especificidad, "dijo el Director Fundador del Instituto Wyss, Donald Ingber, MARYLAND., Doctor. Ingber es también profesor de Biología Vascular Judah Folkman en la Facultad de Medicina de Harvard y del Programa de Biología Vascular en el Children's Hospital Boston. y profesor de bioingeniería en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard. "Este enfoque en traducir tecnologías del laboratorio en productos y terapias transformadoras es de lo que se trata el Instituto Wyss".


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