El ADN tiene una función importante:le dice a sus células qué proteínas deben producir. Ahora, un equipo de investigación de la Universidad de Delaware ha desarrollado tecnología para programar hebras de ADN en interruptores que activan y desactivan las proteínas.

Wilfred Chen Group de UD describe sus resultados en un artículo publicado el lunes, 12 de marzo en la revista Química de la naturaleza . Esta tecnología podría conducir al desarrollo de nuevas terapias contra el cáncer y otros medicamentos.

Computación con ADN

Este proyecto aprovecha un campo emergente conocido como computación de ADN. Datos que normalmente enviamos y recibimos en la vida diaria, como mensajes de texto y fotos, utilizar código binario, que tiene dos componentes:unos y ceros. El ADN es esencialmente un código con cuatro componentes, los nucleótidos guanina, adenina, citosina y timina. En celdas, la disposición de estos cuatro nucleótidos determina la salida:las proteínas producidas por el ADN. Aquí, Los científicos han reutilizado el código de ADN para diseñar circuitos de ADN controlados por lógica.

"Una vez que diseñamos el sistema, Primero tuvimos que ir al laboratorio y unir estas hebras de ADN a varias proteínas que queríamos poder controlar, "dijo la autora del estudio Rebecca P. Chen, estudiante de doctorado en ingeniería química y biomolecular (sin relación con Wilfred Chen). Las hebras de ADN diseñadas con secuencias personalizadas se encargaron a un fabricante mientras las proteínas se fabricaban y purificaban en el laboratorio. Próximo, la proteína se unió al ADN para hacer conjugados proteína-ADN.

Luego, el grupo probó los circuitos de ADN en bacterias E. coli y células humanas. Las proteínas diana organizadas, ensamblado y desmontados de acuerdo con su diseño.

"El trabajo anterior ha demostrado cuán poderosa podría ser la nanotecnología de ADN, y sabemos lo poderosas que son las proteínas dentro de las células, ", dijo Rebecca P. Chen." Logramos unir a esos dos ".

Aplicaciones a la administración de medicamentos

El equipo también demostró que sus dispositivos lógicos de ADN podrían activar un profármaco de cáncer no tóxico, 5-fluorocitosina, en su forma quimioterapéutica tóxica, 5-fluorouracilo. Los profármacos contra el cáncer permanecen inactivos hasta que se metabolizan en su forma terapéutica. En este caso, los científicos diseñaron circuitos de ADN que controlaban la actividad de una proteína responsable de la conversión del profármaco en su forma activa. El circuito de ADN y la actividad de las proteínas se activaron mediante entradas de secuencias específicas de ARN / ADN, mientras que en ausencia de dichas entradas el sistema se mantuvo "apagado".

Para hacer esto, los científicos basaron sus entradas de secuencia en microARN, pequeñas moléculas de ARN que regulan la expresión génica celular. El microARN en las células cancerosas contiene anomalías que no se encontrarían en células sanas. Por ejemplo, ciertos microARN están presentes en las células cancerosas pero ausentes en las células sanas. El grupo calculó cómo deberían organizarse los nucleótidos para activar el profármaco del cáncer en presencia de microARN del cáncer, pero permanezca inactivo y no tóxico en un entorno no canceroso donde falta el microARN. Cuando los microARN del cáncer estaban presentes y eran capaces de activar el circuito de ADN, las células no pudieron crecer. Cuando se apagó el circuito, las células crecieron normalmente.

Esta tecnología podría tener amplias aplicaciones no solo para otras enfermedades además del cáncer, pero también más allá del campo biomédico. Por ejemplo, el equipo de investigación demostró que su tecnología podría aplicarse a la producción de biocombustibles, utilizando su tecnología para guiar una cascada enzimática, una serie de reacciones químicas, para descomponer una fibra vegetal.

Usando la tecnología recientemente desarrollada, los investigadores podrían apuntar a cualquier secuencia de ADN de su elección y unir y controlar cualquier proteína que deseen. Algún día, los investigadores podrían "conectar y reproducir" el ADN programado en una variedad de células para abordar una variedad de enfermedades, dijo el autor del estudio Wilfred Chen, Catedrático Gore de Ingeniería Química.

"Esto se basa en un concepto muy simple, una combinación lógica, pero somos los primeros en hacerlo funcionar, ", dijo." Puede abordar una amplia gama de problemas, y eso lo hace muy intrigante ".