Krypton Solid

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Los investigadores doblaron el ADN en la forma de un conejito a nanoescala.

Doblar el ADN en la forma de un conejito ahora es más fácil que nunca, según él. un estudio publicado en La naturaleza hoy dia. El plegamiento del ADN no es nuevo, se conoce como ADN de origami, pero la automatización de procesos sí lo es. Gracias a un conjunto de algoritmos informáticos, los investigadores han desarrollado una forma de optimizar la fase de diseño que precede al ensamblaje del ADN, un paso sustancial hacia la impresión 3D a nanoescala.

Si el ADN de origami fuera un proyecto de lego, los «pares de bases» serían los ladrillos

Si el ADN de origami fuera un proyecto de lego, los «pares de bases», las unidades biológicas que componen el ADN de doble cadena, serían los ladrillos. Estas unidades siguen estrictas reglas de emparejamiento, de modo que la base «A» solo se puede combinar con la base «T» para formar una unidad, mientras que la «C» solo se puede unir a la «G». Y cuando se combinan, los pares de bases forman formas muy predecibles, las que los científicos han comenzado a capitalizar. Este es el campo de la nanotecnología del ADN, un campo que tiene como objetivo diseñar y fabricar estructuras diminutas en el ADN que luego pueden usarse para administrar medicamentos o incluso para fabricar productos electrónicos. Actualmente, la manipulación del ADN requiere mucho tiempo y es costosa; el nuevo método promete hacerlo más simple y económico.

Por eso es importante el estudio de hoy. Es un paso sólido hacia un método de construcción completamente automatizado, uno que no sería diferente de su impresora 3D amigable para el vecindario, excepto por el ADN.

El proceso de diseño, de principio a fin. (Erik Benson y Björn Högberg)

En el estudio, los investigadores utilizaron software de diseño para dibujar formas 3D complejas, como una botella, un conejito y un humanoide flotante. Luego, usaron sus algoritmos informáticos especialmente adaptados para planificar los andamios de ADN que formarían el objeto 3D. Entonces, cuando los investigadores ejecutaron sus algoritmos en un conejito 3D, por ejemplo, la computadora arrojó una lista de secuencias cortas de ADN que, cuando se combinaron en las condiciones de temperatura adecuadas, se ensamblarían automáticamente para formar el conejo en Causa.

Los algoritmos mapean las secuencias de ADN que harán un conejito

El siguiente paso fue ordenar los materiales de construcción, por lo que los investigadores enviaron su lista generada por computadora a una compañía llamada Integrated DNA Technologies, que se especializa en hacer ADN a partir de virus. Se llevaron sus provisiones: pequeños tubos de ensayo llenos de casi 200 hebras cortas de ADN. El paso de estas hebras de ADN mediante procedimientos de calentamiento y enfriamiento hizo que se ensamblaran automáticamente, siguiendo el camino exacto determinado por el algoritmo.

Cuando los investigadores terminaron, tenían en sus manos un diminuto ADN a nanoescala con forma de conejo. «Todas las hebras de ADN encuentran el lugar que les corresponde en la estructura», decir Björn Högberg, ingeniero químico del Instituto Karolinska de Suecia y coautor del estudio.

Una pelota, un tor cortado, una varilla, una hélice, un stickman que revolotea, una botella y una versión del conejito de Stanford. (Högberg et al, 2015)

«[This] no se ha hecho antes, es nuevo y sorprendente”, dice Thorsten Schmidt, químico de la Universidad Tecnológica de Dresden que no trabajó en el estudio. «De hecho, tenemos un estudio muy similar en este momento, y lo único malo del estudio de Björn Högberg es que fueron más rápidos que nosotros».

«Lo único malo del estudio de Björn Högberg es que fueron más rápidos que nosotros».

El conejito, aunque lindo, no era el propósito del estudio. Más bien, es una demostración de que los científicos pueden generar automáticamente una secuencia de ADN para formar una forma compleja, lo más parecido a la impresión 3D a muy pequeña escala. «Es casi un procedimiento de un solo clic», Hogberg decir. Y si los científicos pueden automatizar completamente el proceso, tendrán a su disposición una impresora de ADN real, una que podría, entre otras cosas, facilita la entrega de medicamentos a los lugares correctos del cuerpo.

De hecho, hay muchas ideas sobre cómo utilizar estas técnicas. Además de la administración de fármacos, los investigadores están trabajando para cubrir las estructuras de ADN con materiales no biológicos, como el oro, que reaccionan cuando la estructura entra en contacto con la luz.

Métodos de entrega de medicamentos y ADN chapado en oro.

Pero ahora mismo, el conejito y la botella no hacen tanto. «No estamos realmente preocupados por la información genética», dice Högberg. «Solo usamos el ADN como material de construcción».

Ahora que se ha publicado el estudio, los investigadores quieren encontrar una manera de hacer sus propios materiales de construcción. Esto puede significar usar ADN natural, tomado de una planta o bacteria que ellos mismos cultivan, en lugar de sintético ADN, dice Högberg.

«Nos volvemos muy buenos en la fabricación de estructuras a nanoescala», dice Högberg. Los investigadores solo necesitan encontrar una manera de hacer muchos conejitos de ADN pequeños y baratos, y todo a la vez.

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