Es un tropo familiar en la ciencia ficción:en territorio enemigo, active su dispositivo de camuflaje. Y los virus del mundo real utilizan tácticas similares para hacerse invisibles para el sistema inmunológico. Ahora, los científicos del Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada de Harvard han imitado estas tácticas virales para construir los primeros nanodispositivos de ADN que sobreviven a las defensas inmunológicas del cuerpo.

Los resultados allanan el camino para nanorobots de ADN inteligentes que podrían usar la lógica para diagnosticar el cáncer antes y con mayor precisión que los médicos en la actualidad; Dirigir medicamentos a los tumores, o incluso fabricar medicamentos en el lugar para paralizar el cáncer, los investigadores informan en la edición en línea del 22 de abril de ACS Nano .

"Estamos imitando la funcionalidad del virus para eventualmente construir terapias que se dirijan específicamente a las células, "dijo William Shih, miembro de la facultad central del Wyss Institute, Doctor., el autor principal del artículo. Shih también es Profesor Asociado de Química Biológica y Farmacología Molecular en la Escuela de Medicina de Harvard y Profesor Asociado de Biología del Cáncer en el Instituto del Cáncer Dana-Farber.

La misma estrategia de encubrimiento también podría usarse para fabricar contenedores microscópicos artificiales llamados protocélulas que podrían actuar como biosensores para detectar patógenos en los alimentos o productos químicos tóxicos en el agua potable.

El ADN es bien conocido por transportar información genética, pero Shih y otros bioingenieros lo están utilizando como material de construcción. Para hacer esto, utilizan origami de ADN, un método que Shih ayudó a extender del 2D al 3D. En este método, Los científicos toman una hebra larga de ADN y la programan para que se pliegue en formas específicas, tanto como se dobla una sola hoja de papel para crear varias formas en el arte tradicional japonés.

El equipo de Shih ensambla estas formas para construir dispositivos de ADN a nanoescala que algún día podrían ser tan complejos como la maquinaria molecular que se encuentra en las células. Por ejemplo, están desarrollando métodos para construir ADN en pequeños robots que detectan su entorno, calcular cómo responder, luego realiza una tarea útil, como realizar una reacción química o generar fuerza o movimiento mecánico.

Estos nanorobots de ADN pueden parecer en sí mismos como ciencia ficción, pero ya existen. En 2012, los investigadores del Instituto Wyss informaron en Science que habían construido un nanorobot que usa la lógica para detectar una célula objetivo, luego revela un anticuerpo que activa un "interruptor suicida" en las células de leucemia o linfoma.

Para que un nanodispositivo de ADN diagnostique o trate una enfermedad con éxito, debe sobrevivir a las defensas del cuerpo el tiempo suficiente para hacer su trabajo. Pero en su estudio actual, el equipo de Shih descubrió que los nanodispositivos de ADN inyectados en el torrente sanguíneo de los ratones se digieren rápidamente.

"Eso nos llevó a preguntar, '¿Cómo podemos proteger nuestras partículas para que no sean masticadas?' ", Dijo Shih.

La naturaleza inspiró la solución. Los científicos diseñaron sus nanodispositivos para imitar un tipo de virus que protege su genoma encerrándolo en una caja de proteína sólida. luego colocando una capa aceitosa idéntica a la de las membranas que rodean las células vivas. Ese revestimiento o sobre, contiene una doble capa (bicapa) de fosfolípidos que ayuda a los virus a evadir el sistema inmunológico y los envía al interior de la célula.

"Sospechamos que una envoltura similar a un virus alrededor de nuestras partículas podría resolver nuestro problema, "Dijo Shih.

Para recubrir los nanodispositivos de ADN con fosfolípidos, Steve Perrault, Doctor., becario de Desarrollo de Tecnología del Instituto Wyss en el grupo de Shih y autor principal del artículo, primero dobló el ADN en un octaedro del tamaño de un virus. Luego, aprovechó las capacidades de diseño de precisión de la nanotecnología de ADN, construyendo manijas para colgar lípidos, que a su vez dirigió el ensamblaje de una sola membrana bicapa que rodea al octaedro.

Bajo un microscopio electrónico, los nanodispositivos recubiertos se parecían mucho a un virus envuelto.

Perrault luego demostró que los nuevos nanodispositivos sobrevivían en el cuerpo, cargándolos con tinte fluorescente, inyectándolos en ratones, y el uso de imágenes de todo el cuerpo para ver qué partes del ratón brillaban.

Solo la vejiga brillaba en ratones que recibieron nanodispositivos sin recubrimiento, lo que significaba que los animales los descomponían rápidamente y estaban listos para excretar su contenido. Pero todo el cuerpo de los animales brilló durante horas cuando recibieron el nuevo, nanodispositivos recubiertos. Esto demostró que los nanodispositivos permanecían en el torrente sanguíneo tanto tiempo como lo hacen los medicamentos efectivos.

Los dispositivos recubiertos también evaden el sistema inmunológico. Los niveles de dos moléculas de activación inmunológica fueron al menos 100 veces más bajos en los ratones tratados con nanodispositivos recubiertos en comparación con los nanodispositivos no recubiertos.

En el futuro, Los nanorobots enmascarados podrían activar el sistema inmunológico para combatir el cáncer o inhibir el sistema inmunológico para ayudar a que el tejido trasplantado se establezca.

"Activar la respuesta inmune podría ser útil clínicamente o algo que se debe evitar, "Dijo Perrault." El punto principal es que podemos controlarlo ".

"Los pacientes con cáncer y otras enfermedades se beneficiarían enormemente de una herramientas a escala molecular para diagnosticar y tratar simultáneamente tejidos enfermos, y hacer que las nanopartículas de ADN duren en el cuerpo es un gran paso en esa dirección, ", dijo el director fundador del Instituto Wyss, Don Ingber, MARYLAND., Doctor.