Diez años después de su introducción, el origami de ADN, una forma rápida y sencilla de ensamblar el ADN en estructuras potencialmente útiles, finalmente está adquiriendo importancia.
En un artículo reciente en Revista de la Sociedad Americana de Química , un equipo de investigadores utilizó la técnica para programar el ADN para formar grandes panales y tubos bidimensionales. Debido a que esas estructuras se ensamblan biológicamente, en lugar de por reacciones químicas convencionales, tienen estructuras muy precisas y repetibles. Los investigadores programaron esasestructuras para contener nanopartículas de oro en arreglos que les dieron propiedades ópticas inusuales.
Esta es solo una de las muchas aplicaciones potenciales para el origami de ADN, que utiliza cadenas cortas de ADN fácilmente sintetizadas para "engrapar" largas cadenas de ADN en estructuras complejas.
En una mesa redonda, la Fundación Kavli reunió a tres pioneros en el campo para discutir el potencial de la técnica. Incluyeron uno de los coautores del artículo, William Shih, profesor asociado de Química Biológica y Farmacología Molecular en la Facultad de Medicina de Harvard y CáncerBiología en el Instituto del Cáncer Dana-Farber.
Además de usar el origami de ADN para crear dispositivos electrónicos, Shih está interesado en usarlo para fabricar nuevos tipos de medicamentos. Los medicamentos existentes, señala, generalmente son moléculas pequeñas que "encierran el trabajo de algún proceso". En cambio, élimagina exponer el sistema inmune a andamios de origami de ADN que contienen trozos de virus. Estos complejos "enseñarían" al cuerpo a reconocer el virus y desarrollar anticuerpos contra él antes de que un virus vivo ataque.
"Si queremos rivalizar con el sistema inmune en efectividad, debemos competir con él en complejidad", dijo Shih en la mesa redonda.
Otros medicamentos podrían aprovechar la disposición de las proteínas en las superficies celulares, agregó Paul Rothemund, quien recibió una beca MacArthur por inventar el origami de ADN hace 10 años, y fue uno de los tres participantes. Es profesor de investigación y miembro de la facultad enKavli Nanoscience Institute en el California Institute of Technology.
Los anticuerpos, argumentó Rothemund, se unen a las moléculas invasoras en formas atómicamente precisas para neutralizarlas. Muchos investigadores creen que los patrones a gran escala de proteínas en las superficies de los anticuerpos controlan este comportamiento.
"El origami de ADN podría permitirnos organizar las proteínas de manera que nos permita acceder al lenguaje del sistema inmunitario. Esto podría hacer posibles medicamentos muy sofisticados", dijo Rothemund.
Rothemund también ve potencial para semiconductores de origami de ADN. Los químicos ya saben cómo sintetizar moléculas individuales que actúan como transistores o diodos. Origami de ADN podría darles una forma de organizar esas moléculas en sistemas más grandes donde podrían interactuar entre sí para realizar cálculos.
"Paul [Rothemund] y yo a menudo intentamos comparar la informática con nuestro campo, lo que, si lo piensas bien, implica programar biomoléculas para autoensamblarse en lo que queramos", dijo Shawn Douglas, profesor asistente de Cellular & MolecularFarmacología en la Facultad de Medicina de la Universidad de California, San Francisco: "Creemos que las biomoléculas programadas serán igual de transformadoras".
Uno de los intereses de investigación de Douglas es inmovilizar proteínas en jaulas de origami de ADN para tomar retratos de rayos X de ellas. Esto liberaría a los químicos de tener que cristalizar proteínas, un proceso que lleva mucho tiempo y a menudo falla, para comprender suestructura.
Douglas también está ayudando a avanzar en la programación del ADN de otras maneras. Desarrolló el software caDNAno, que permite a los investigadores diseñar estructuras complejas de origami de ADN. También lidera BIOMOD, una competencia internacional de diseño biomolecular para estudiantes universitarios.
"Si podemos desarrollar la biología de la forma en que construimos la electrónica, podemos crear todas estas cosas sorprendentes y útiles", dijo Douglas.
Rothemund estuvo de acuerdo: durante mucho tiempo, dice, los científicos trataron los diseños de la naturaleza como sagrados y creyeron que nunca podríamos modificarlos fructíferamente.
"Hoy en día, hay un nuevo espíritu acerca de la ingeniería de estos sistemas, y tenemos herramientas que hacen que estas modificaciones sean más fáciles que nunca", dijo. "Entonces, en lugar de simplemente estudiar un sistema, los jóvenes de 20 años dicen: 'Hagamosalgo para hacerlo más útil '"
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Materiales proporcionados por La Fundación Kavli . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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