Nanobots autónomos de ADN para transportar medicinas dentro del cuerpo humano

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Hasta hace no demasiado tiempo teníamos al ADN “sólo” como esa especie de DNI microscópico que predeterminaba nuestras características a nivel popular, pero poco a poco se le van descubriendo utilidades más allá de la membrana celular.

Ahora un equipo de científicos han utilizado nanorobots ADN como transporte programado de medicamentos a escala molecular.

Han conseguido programar un transporte de una sustancia entre dos puntos específicos.

El logro ha sido por parte del equipo de investigadores liderado por Anupama Thubagere y Lulu Qian de Caltech (California), quienes lo han publicado en Science, y supone avanzar un poco más en una posible vía terapéutica al hacer posible que lleguen determinadas sustancias directamente a una célula diana.

Para entender cómo lo han hecho quizás vaya bien repasar la estructura del ADN a modo básico.

El ADN (ácido desoxirribonucleico) es una doble hélice cuyos eslabones son nucleótidos, los cuales pueden ser de cuatro tipos según una de sus partes (las bases nitrogenadas): adenina, citosina, guanina y timina (A, C, G y T).

El orden de estos ladrillos en las hebras al final determina que haya una información y otra.

Es decir, las hebras de ADN son una sucesión de de A, C, G y T, de modo que si lo desenmarañamos podemos leer secuencias (ATTCACATTG…), y esto en la práctica (y en la célula) determinará la síntesis de proteínas y otros procesos (y al final cómo somos físicamente, etc.).

Lo que Thubagere y compañía han hecho es construir un robot de unos 20 nanómetros con 53 de estos nucleótidos (en una sola hebra), proveyéndolos de estructuras a modo de “brazos” o “piernas” de seis nanómetros para poder desplazarse.

La manera de programar estos robots es en realidad una cuestión de compatibilidad y acción-reacción; cuando el robot pasa por una zona de descarga específica para lo que está transportando, éste depositará la carga al recibir una señal, de modo que si no es la zona adecuada seguirá “andando” hasta que la encuentre.

De momento esto se ha probado sobre una plataforma bidimensional de ADN, sobre la cual colocaron los robots con dos tipos de moléculas.

Éstos se movían en paralelo a través de esta superficie hasta que daban con la zona específica y descargaban, registrándose unos 300 pasos por desplazamiento (diez veces más de lo que hasta ahora se había conseguido, según indican).

Esta máquina molecular que trabaja a escala nanométrica es un poco lenta por el momento, pues tarda 5 minutos en dar un pequeño paso de 6 nanómetros, pero con el tiempo sus creadores esperan poder conseguir acelerar su velocidad y mejorar, por tanto, su rendimiento.
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Por ahora, el nanorobot ha sido capaz de explorar una superficie molecular y recoger dos tipos diferentes de moléculas (fluorescentes de dos colores, rosa y amarillo) y distribuirlas en zonas distintas.

Gracias a las moléculas fluorescentes, los científicos comprobaron que, en efecto, las 6 moléculas terminaron en la zona correcta en 24 horas

La idea, explica Qian, es que esto sea un principio para la construcción de “máquinas moleculares”.

Los investigadores exponen que el tiempo que los robots necesitan para entregar su cargamento podría reducirse en gran medida si también se les pusieran ‘colas’ de una sola cadena, o bien utilizando proteínas motoras programadas con el ADN.

Esto, es solo el principio, pues el diseño de la nanomáquina es muy simple y, además, con muy poco consumo de energía química.

Para que esto funcione, los investigadores han tenido que crear una especie de «ring» de boxeo, un cuadrado de apenas 58 nanómetros de lado, que recuerda mucho a un bastidor para herramientas, donde a poca distancia hay cadenas de ADN inertes que funcionan como asideros para los nanobots, puesto que contienen las secuencias de ADN complementarias de sus pies.

¿Cómo caminan? Los robots de ADN se unen a uno de los asideros y «flotan» libremente, de forma que su cadena se mueve aleatoriamente a causa de fenómenos físicos.

Cuando su pie se topa con un asidero vecino, se une a él, y el otro extremo se suelta del anterior asidero.

Este movimiento continúa de forma aleatoria, siempre y cuando los asideros encajen con los pies, y el robot comienza a vagar por el ring. En total, pueden hacerle falta un día entero para reconocer toda la zona.

Queda por hacer, entre otras cosas lograr que estos nanorobots sean funcionales en un ambiente tan complejo como el que puede haber en un tejido celular, pero como decíamos puede ser un paso más hacia la determinación del ADN como método de transporte para fármacos u otras moléculas.

Al ser un transporte específico para cierta región molecular, la idea es que pueda programarse para llegar a puntos como células cancerígenas y otras áreas cuyo acceso actualmente resulta difícil o implica demasiado riesgo.

Fuentes: Xataca, Gizmodo, Muy Interesante, ABC, Engadget