¿Qué debe hacer si tiene un documento grande o una imagen de alta resolución que es demasiado grande para enviarla por correo electrónico? Simplemente comprímala a un tamaño más manejable con un software adecuado ". En lugar de enviar la información 'en blanco-blanco-blanco-blanco-blanco -... 'por cada píxel en una línea blanca, solo se transmite el mensaje' blanco 1000 veces '", explica Kobi Benenson, Jefe del Grupo de Biología Sintética en el Departamento de Ciencia de Biosistemas de ETH yIngeniería en Basilea. Una vez recibida, la información puede volver a su tamaño original, es decir, descomprimida.
capacidad de transporte limitada
Este método para archivos digitales inspiró a Benenson y a su colega Nicolas Lapique a desarrollar una solución innovadora para sistemas biológicos. Desarrollaron un método que podría usarse para comprimir el ADN del material genético: se comprime para transportarlo a las células y luego se ensambla enfuncionamiento de la información genética una vez dentro de la célula.
Este tipo de solución podría ser útil para los biólogos, particularmente para la biología sintética o la biotecnología, ya que los científicos están limitados a la hora de intentar implantar grandes cantidades de información en las células en forma de ADN. El problema es que los vehículos de transporte que se encuentran actualmenteutilizado para este propósito solo se puede cargar con una cantidad limitada de ADN.
Eliminando repeticiones en el ADN
El principio básico detrás de esta innovadora compresión de ADN es el mismo que el principio detrás de comprimir un archivo digital: "Los elementos que aparecen a menudo en la secuencia de ADN que se va a implantar solo se transmiten una vez", explica Benenson.
Por ejemplo, esto podría aplicarse a los promotores: secciones del ADN que regulan si se lee el gen asociado y cómo se lee. Si el ADN que se transportará a la célula contiene cuatro genes diferentes que tienen todos el mismo promotor, soloser incluido una vez.
Empaquetado herméticamente y reensamblado en el destino
Sin embargo, eliminar redundancias no lo es todo. Los investigadores de ETH ensamblan el ADN para ser transportado a la célula de acuerdo con reglas específicas. Benenson habla de "codificación comprimida".
Los cuatro genes de nuestro ejemplo reciben primero un promotor conjunto. Los investigadores encadenan las cuatro secuencias de genes codificantes de forma compacta en la doble hebra de ADN. Lo equipan todo con secuencias de parada individuales y, lo que es más importante, diferentes sitios de unión para una recombinasa., una enzima que puede abrir, rotar y reensamblar hebras de ADN.
"La recombinasa asume el papel del software de descompresión", explica Benenson. Asegura que los componentes del ADN comprimido se ensamblen en orden de trabajo dentro de la célula. Para los cuatro genes de ejemplo, esto significa que cada uno recibirá su propiopromotor una vez reensamblado.
Los programas genéticos detectan células tumorales
Benenson y Lapique pudieron demostrar que este nuevo método realmente permite implantar grandes "programas genéticos" en células de mamíferos. "Estos son creados por humanos y llevan a cabo tareas específicas dentro de las células", explica Benenson. En otras palabras,comprenden todo un arsenal de componentes biológicos como proteínas y ARN que trabajan dentro de la célula de manera coordinada para lograr un objetivo definido por los científicos. En biotecnología, este método permitiría la creación de determinadas sustancias complejas como los principios activos de los medicamentos..
El grupo de Benenson, sin embargo, está trabajando en programas genéticos que, con suerte, dominarán tareas mucho más complicadas en el futuro. Una de esas tareas es la focalización del cáncer, lo que significa que el programa puede detectar sustancias específicas, los marcadores, en una célula. Dependiendo dela concentración, decide si la célula está sana o si es una célula tumoral, que luego el programa podría eliminar de forma independiente. Sería una especie de solución todo en uno para combatir los tumores que cubriría el examen,diagnóstico e incluso tratamiento. Se ha demostrado que este enfoque funciona en cultivos celulares y al investigador también le gustaría probarlo en un modelo animal.
Diagnósticos más precisos gracias a nuevos métodos
Con los vehículos de administración de ADN disponibles actualmente, la precisión para decidir si una célula está sana o cancerosa aún no es lo suficientemente alta, ya que no se pueden aplicar suficientes marcadores diferentes a la vez debido a la cantidad limitada de ADN que se puede transmitir.
"Una combinación de cuatro a seis marcadores sería ideal", explica Benenson. Sin embargo, para detectar todos estos, se necesita el número correspondiente de sensores para reconocer las sustancias marcadoras. Más sensores: esto implica proteínas, ARN,y componentes de ADN, también significaría más ADN que debe implantarse en la célula como modelo de los sensores. Ahora esperan que un programa pueda usar este nuevo método de compresión y descompresión de ADN para implementar sensores adicionales y así aumentar la tasa de precisión.
Préstamo de tecnología de la información
No es una coincidencia que los programas genéticos desarrollados por Benenson y Lapique estén estructurados de manera lógica y funcionen de manera similar a los programas de computadora. "Nuestra investigación a menudo se inspira en la ciencia de la computación y la tecnología de la información", explica Benenson. Claramente disfruta pensar fuerala caja. Cuando se trata de los nuevos métodos de transporte de ADN, es seguro decir: es una suerte que los archivos adjuntos de correo electrónico tengan restricciones de tamaño.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por ETH Zúrich . Original escrito por Maja Schaffner. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :