El ADN tiene un trabajo importante: le dice a sus células qué proteínas deben producir. Ahora, un equipo de investigación de la Universidad de Delaware ha desarrollado tecnología para programar hebras de ADN en interruptores que activan y desactivan las proteínas.
Wilfred Chen Group de UD describe sus resultados en un artículo publicado el lunes 12 de marzo en la revista Química de la naturaleza . Esta tecnología podría conducir al desarrollo de nuevas terapias contra el cáncer y otras drogas.
Computación con ADN
Este proyecto aprovecha un campo emergente conocido como la computación de ADN. Los datos que comúnmente enviamos y recibimos en la vida cotidiana, como mensajes de texto y fotos, utilizan código binario, que tiene dos componentes: unos y ceros. El ADN es esencialmente un códigocon cuatro componentes, los nucleótidos guanina, adenina, citosina y timina. En las células, la disposición de estos cuatro nucleótidos determina la salida: las proteínas producidas por el ADN. Aquí, los científicos han reutilizado el código de ADN para diseñar ADN controlado por lógicacircuitos
"Una vez que diseñamos el sistema, primero tuvimos que ir al laboratorio y unir estas cadenas de ADN a varias proteínas que queríamos controlar", dijo la autora del estudio Rebecca P. Chen, estudiante de doctorado en química y biomolecular.ingeniería sin relación con Wilfred Chen. Las cadenas de ADN diseñadas con secuencia personalizada se ordenaron a un fabricante mientras las proteínas se fabricaban y purificaban en el laboratorio. A continuación, la proteína se unía al ADN para formar conjugados de proteína-ADN.
El grupo luego probó los circuitos de ADN en bacterias E. coli y células humanas. Las proteínas objetivo se organizaron, ensamblaron y desarmaron de acuerdo con su diseño.
"El trabajo anterior ha demostrado cuán poderosa puede ser la nanotecnología del ADN, y sabemos cuán poderosas son las proteínas dentro de las células", dijo Rebecca P. Chen. "Logramos unir esas dos".
Aplicaciones para la entrega de medicamentos
El equipo también demostró que sus dispositivos lógicos de ADN podrían activar un profármaco contra el cáncer no tóxico, 5-fluorocitosina, en su forma quimioterapéutica tóxica, 5-fluorouracilo. Los profármacos contra el cáncer están inactivos hasta que se metabolizan en su forma terapéutica.En el caso, los científicos diseñaron circuitos de ADN que controlaban la actividad de una proteína que era responsable de la conversión del profármaco en su forma activa. El circuito de ADN y la actividad de la proteína se activaron mediante entradas específicas de la secuencia de ARN / ADN, mientras que en ausenciade dichas entradas, el sistema permaneció "apagado"
Para hacer esto, los científicos basaron sus entradas de secuencia en microARN, pequeñas moléculas de ARN que regulan la expresión de genes celulares. El microARN en las células cancerosas contiene anomalías que no se encontrarían en las células sanas. Por ejemplo, ciertos microARN están presentes en las células cancerosas peroausente en células sanas. El grupo calculó cómo deberían organizarse los nucleótidos para activar el profármaco del cáncer en presencia de microARN de cáncer, pero permanecer inactivo y no tóxico en un ambiente no canceroso donde faltan los microARN de cáncer. Cuando los microARN de cáncer estaban presentesy capaz de encender el circuito de ADN, las células no pudieron crecer. Cuando el circuito se apagó, las células crecieron normalmente.
Esta tecnología podría tener amplias aplicaciones no solo para otras enfermedades además del cáncer, sino también más allá del campo biomédico. Por ejemplo, el equipo de investigación demostró que su tecnología podría aplicarse a la producción de biocombustibles, al utilizar su tecnología para guiar un enzimacascada, una serie de reacciones químicas, para descomponer una fibra vegetal.
Usando la tecnología recientemente desarrollada, los investigadores podrían apuntar a cualquier secuencia de ADN de su elección y adjuntar y controlar cualquier proteína que quieran. Algún día, los investigadores podrían "conectar y reproducir" el ADN programado en una variedad de células para abordar una variedad de enfermedades, dijoautor del estudio Wilfred Chen, Profesor Gore de Ingeniería Química.
"Esto se basa en un concepto muy simple, una combinación lógica, pero somos los primeros en hacerlo funcionar", dijo. "Puede abordar una amplia gama de problemas, y eso lo hace muy intrigante".
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Materiales proporcionado por Universidad de Delaware . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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