Investigadores del Centro Médico de la Universidad de Columbia, trabajando con sus colaboradores en el Hospital de Cirugía Especial, han creado una flota de "robots" moleculares que pueden ubicarse en células humanas específicas y marcarlas para terapia con medicamentos o destrucción.

Los nanorobots, una colección de moléculas de ADN, algunos adheridos a anticuerpos:fueron diseñados para buscar un conjunto específico de células sanguíneas humanas y adherir una etiqueta fluorescente a las superficies de las células. Los detalles del sistema se publicaron el 28 de julio de 2013, en la edición en línea de Nanotecnología de la naturaleza .

"Esto abre la posibilidad de utilizar tales moléculas para apuntar, tratar, o matar células específicas sin afectar células sanas similares, "dijo el investigador principal del estudio, Milán Stojanovic, Doctor, profesor asociado de medicina y de ingeniería biomédica en el Centro Médico de la Universidad de Columbia. "En nuestro experimento, etiquetamos las células con un marcador fluorescente; pero podríamos reemplazar eso con una droga o con una toxina para matar la célula ".

Aunque se han diseñado otros nanorobots de ADN para administrar fármacos a las células, la ventaja de la flota de Stojanovic es su capacidad para distinguir poblaciones de células que no comparten una sola característica distintiva.

Células, incluidas las células cancerosas, rara vez posee un solo, característica exclusiva que los distingue de todas las demás celdas. Esto dificulta el diseño de fármacos sin efectos secundarios. Los medicamentos pueden diseñarse para dirigirse a las células cancerosas con un receptor específico, pero también se dirigirán a las células sanas con el mismo receptor.

La única forma de apuntar a las celdas con mayor precisión es identificar las celdas en función de una colección de características. "Si buscamos la presencia de cinco, seis, o más proteínas en la superficie celular, podemos ser más selectivos, "Dijo el Dr. Stojanovic. Las grandes máquinas clasificadoras de células tienen la capacidad de identificar células basadas en múltiples proteínas, pero hasta ahora la terapéutica molecular no ha tenido esa capacidad.

Cómo funciona

En lugar de construir una sola molécula compleja para identificar múltiples características de la superficie celular, El Dr. Stojanovic y sus colegas de Columbia utilizaron una y potencialmente más fácil, enfoque basado en múltiples moléculas simples, que juntos forman un robot (o autómata, como prefieren llamarlo los autores).

Para identificar una célula que posee tres proteínas de superficie específicas, El Dr. Stojanovic construyó por primera vez tres componentes diferentes para robots moleculares. Cada componente constaba de un fragmento de ADN de doble hebra unido a un anticuerpo específico de una de las proteínas de superficie. Cuando estos componentes se agregan a una colección de celdas, las porciones de anticuerpos del robot se unen a sus respectivas proteínas (en la figura, CD45, CD3, y CD8) y trabajar en concierto.

En las celdas donde se adjuntan los tres componentes, un robot es funcional y un cuarto componente (marcado con 0 a continuación) inicia una reacción en cadena entre las cadenas de ADN. Cada componente intercambia una hebra de ADN con otra, hasta el final del canje, cuando el último anticuerpo obtiene una hebra de ADN que está marcada con fluorescencia.

Al final de la reacción en cadena, que toma menos de 15 minutos en una muestra de sangre humana, solo las células con las tres proteínas de superficie se marcan con el marcador fluorescente.

"Hemos demostrado nuestro concepto con las células sanguíneas porque sus proteínas de superficie son bien conocidas, pero, en principio, nuestras moléculas podrían desplegarse en cualquier parte del cuerpo, "Dijo el Dr. Stojanovic. Además, el sistema se puede ampliar para identificar cuatro, cinco, o incluso más proteínas de superficie.

Ahora los investigadores deben demostrar que sus robots moleculares funcionan en un animal vivo; el siguiente paso serán los experimentos en ratones.