Los diagnósticos, terapias y tratamientos efectivos para enfermedades e infecciones podrían implicar cada vez más la reingeniería de los biomecanismos internos del cuerpo en sus fundamentos químicos y moleculares más básicos.
El conocimiento cada vez mayor sobre los procesos biológicos del cuerpo está aumentando las posibilidades de restaurar la salud humana, dice Xiao Wang, profesor asociado de ingeniería biomédica en las Escuelas de Ingeniería Ira A. Fulton de la Universidad Estatal de Arizona. Él y un equipo de investigadores están explorando formas dedesencadenar y controlar la diferenciación celular y la transición para desbloquear propiedades que pueden cambiar el enfoque de los bioingenieros para el diagnóstico, el desarrollo de vacunas y los tratamientos terapéuticos.
Una investigación reciente dirigida por Wang y Alexander Green, profesor asistente de ingeniería biomédica en la Universidad de Boston, revela más sobre el potencial para diseñar pequeñas estructuras complementarias para biomoléculas que pueden mejorar sus propiedades.
"Podría haber nuevos y mejores tipos de aplicaciones para el diagnóstico, la terapéutica y los tratamientos, y para la ingeniería del genoma", dice Wang. "Estas podrían ser grandes contribuciones a la biomedicina".
Los detalles sobre lo que puede producir la investigación aparecen en el artículo Control predecible de la vida útil del ARN utilizando ARN de ajuste de degradación diseñados, publicado esta semana en la revista de investigación Biología química de la naturaleza.
El enfoque de Wang y Green está en el ARN mensajero, o ARNm, que transporta información genética del ADN, la molécula que contiene el modelo genético necesario para desarrollar y mantener organismos, incluidos los humanos.
Dentro de las células, el ARNm transmite mensajes desde el ADN a los ribosomas productores de proteínas, informándoles qué proteínas deben sintetizarse en un momento dado. Si bien el estado del ADN como depósito de información de la célula significa que es muy estable, el mensaje del ARNmEl papel de portador significa que se degrada rápidamente. Esta degradación ha dificultado la implementación de terapias y diagnósticos basados en ARN.
Wang, Green y su equipo de investigación están ideando métodos para controlar la degradación a fin de producir resultados predecibles, precisos y estables. El nuevo artículo de investigación describe cómo están intentando ajustar la velocidad de degradación del ARNm para aumentar la capacidad de realizar funciones biotecnológicasPara hacer esto, han identificado características estructurales específicas de ARN para construir una biblioteca de componentes de ARN llamados ARN de ajuste de degradación o dtRNA.
La unión de los dtRNA a un ARN de interés a través de la ingeniería genética les permite aumentar o disminuir la tasa de degradación del ARN y ajustar los niveles de expresión génica in vivo e in vitro, ya sea dentro de un organismo vivo o en un entorno de laboratorio.
"Descubrimos que los dtRNA se podrían usar con una variedad de diferentes tipos de ARN y modificar los niveles de expresión génica en un rango muy amplio. Estas capacidades pueden aumentar la velocidad y la sensibilidad de los diagnósticos médicos y darnos un mejor control sobre la función celular".dice Green, quien fue profesor asistente en el Instituto de Biodiseño y la Escuela de Ciencias Moleculares de ASU de 2015 a 2020 y actualmente es profesor adjunto de la escuela.
Uno de los resultados más impactantes de estos procesos de refinamiento podría ser el desarrollo de vacunas basadas en ARNm que serían especialmente efectivas contra los virus, dice Wang.
"De hecho, podemos diseñar la estructura de las moléculas de ARN de formas más rápidas y sistemáticas que las hagan más eficientes en su comportamiento", dice.
Estos cambios de comportamiento informarán qué tan efectivo será el proceso de bioingeniería de Wang y Green para aumentar la eficacia de los diagnósticos, las vacunas, las terapias y los tratamientos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Arizona . Original escrito por Joe Kullman. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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