Novedoso nanosistema de ADN programable para detección molecular

Por el equipo editorial de LabMedica en español
Actualizado el 09 Aug 2016

Basado en una novedosa forma de las fuerzas de autoensamblaje entre hebras complementarias de ADN, los investigadores han desarrollado un nanosistema programable que ahora ha sido aplicado en un estudio de prueba de principio para potencial diagnóstico del virus Ébola.

Imagen: Fuerzas adhesivas basales de apilamiento frente a los actuadores OPTImus. (A) La constitución de la interfaz entre el anillo y el frameR se muestra como una sección transversal de OPTImus. Puede ser modificado con extremos romos coaxiales (BE) para crear una alta adhesión o sin extremos romos para reducir al mínimo la adherencia. (B) salida FRET de todos los extremos romos (Todo BE) versus ningún extremo romo (No BE) OPTImus, tras la adición de diferentes dominios de fuerza (**** indica P ≤ 0,0001; * indica P ≤ 0,05) (Fotografía cortesía de la revista Scientific Reports).

La nanomáquina se basa en “la magia de la forma cómo funciona el ADN”, dijo Erik R. Henderson, profesor, Universidad Estatal de Iowa (Ames, IO, EUA: https://www.iastate.edu). Henderson y una ex estudiante, la Dar. Divita Mathur, desarrollaron el sistema y su primera aplicación: detección genética del virus del Ébola. Una máquina como ésta podría resultar valiosa en el mundo en desarrollo, donde el acceso a los equipos médicos de diagnóstico puede ser raro. La nanotecnología se podría fabricar de forma barata e instalada fácilmente. En conjunción con una aplicación de teléfono inteligente, podría ser utilizada de forma independiente de las instalaciones médicas tradicionales para detectar el Ébola u otros agentes patógenos y enfermedades.

El truco radica en la comprensión de las reglas que rigen el funcionamiento del ADN, dijo el profesor Henderson. “Es posible explotar ese conjunto de reglas de una manera que crea ventajas para la medicina y la biotecnología”. Los investigadores aprovecharon las fuerzas de hibridación de ADN de tal manera que los componentes de las nanomáquinas, una vez añadidos al agua y luego calentados y enfriados, se encuentran entre sí y se acoplan correctamente sin más esfuerzo por parte de las máquinas de despliegue individuales.

Más técnicamente, aprovecharon la diferencia en la longitud de persistencia (“rigidez”) del ADN de una sola hebra y de doble hebra, para provocar un cambio definido en el estado físico en un nanosistema de auto-ensamblaje de ADN, una plataforma que llaman OPTImus (por sus siglas en inglés para Tecnología Oligo propulsada para Interrogar Sistemas Moleculares). Este cambio de estado inducible, puede ser usado, para interrogar interacciones moleculares programadas por el usuario dentro de OPTImus. En este estudio mostraron cómo OPTImus se puede utilizar para detectar una molécula diana soluble y evaluar la fuerza relativa de una interacción molecular no covalente (apilamiento de bases). Ellos emplearon un sistema fotónico integrado que examina la presencia de las moléculas diana, donde después de la detección, el sistema fotónico emite una luz, que puede ser leída con un fluorómetro.

Este tipo de tecnología podría ser modificado para detectar otros patógenos y otros tipos de moléculas. El Profesor Henderson también prevé el desarrollo de nano-máquinas similares que podrían encapsular medicamentos para la entrega selectiva.

El estudio, realizado por Mathur D & ER Henderson, fue publicado en línea el 7 de junio de 2016 en la revista Scientific Reports.

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Iowa State University