Un robot de ADN podría atacar y destruir las células cancerosas

El diseño de macromoléculas de ADN mediante el llamado origami ADN, una técnica utilizada para fabricar nanoestructuras de ADN, puede ayudarnos a construir dispositivos capaces de encontrar y destruir células vivas.

Estas macromoléculas de ADN, bautizadas como nanorobots por los investigadores, utilizan un sistema similar a las células del sistema inmune para interactuar con los receptores situados en el exterior de las células.

“Lo llamamos  nanorobot, ya que es capaz de realizar algunas de las tareas robóticas”, dice Ido Bachelet, un becario postdoctoral en la Harvard Medical School en Boston, Massachusetts, y uno de los autores del estudio, publica semana en la revista Science. Una vez que el nanorobot reconoce una célula, explica, automáticamente cambia su forma y deposita la carga que transporta en su interior.

Los investigadores diseñaron la estructura de los nanorobots  utilizando un  software de código abierto, denominado Cadnano y desarrollado por uno de los autores del trabajo, Shawn Douglas, un biofísico de la Universidad de Harvard. Los nanorobots  tienen una forma de barril y miden  35 nanómetros de diámetro, cada uno contiene 12 bolsillos en su interior donde pueden  almacenarse las moléculas que son transportadas como carga útil. En su exterior posee dos brazos, denominados aptámeros, que permiten el reconocimiento de moléculas situadas en  la membrana de la célula diana. Los dos aptámeros actuan como broches, una vez que ambos se han ensamblado con la célula adecuada el nanorobot se abre y libera su carga.

“Se puede pensar en ello como una especie de cerradura de combinación”, dice Bachelet. “Sólo cuando ambos aptámeros están en su lugar, el robot puede abrirse”.

Los investigadores probaron seis combinaciones distintas en  las cerraduras aptámeras, cada una de los cuales fue diseñados para dirigirse a diferentes tipos de células cancerosas que crecian “in vitro”. Aquellos nanorobots diseñados para atacar a una célula de leucemia en este caso, una vez ensamblados con la célula cancerosa liberaban un anticuerpo que detenía el crecimiento de estas células. También se probaron cargas que activaban el sistema inmunológico.

Justo en la diana
Debido a que los nanorobots pueden ser programados para liberar su carga sólo cuando la célula diana se encuentra enferma, se consigue una especificidad que otros métodos de liberación de fármacos no tienen, dice Hao Yan, un químico y nanotecnólogo Universidad Estatal de Arizona en Tempe. “Esta es la ventaja que supone la programación de la nanotecnología de ADN.”
Todavía está por ver que estos nanorobots funcionen en un organismo vivo, Por otra parte, están diseñados para comunicarse con las moléculas de la superficie de la célula. “Si su objetivo terapéutico está dentro de la célula, va a ser complicado”, dice Bachelet.

Otro inconveniente es que  los nanorobots son rápidamente metabolizados por el hígado o destruidos por las nucleasas, enzimas que rompen las hebras del ADN. Quizá sea posible recubrirlos con una sustancia como el polietilenglicol, ampliamente utilizado para aumentar la vida media de un fármaco, dice Douglas, o “tal vez imitar a los glóbulos rojos que puede circular en la sangre durante mucho tiempo”. En la actulidad los investigadores se proponen investigar con ratones “in vivo”.

“Si este tipo de problemas pueden resolverse, los nanorobots tendrán la oportunidad de convertirse en una realidad terapéutica”, dice Rothemund.

A Logic-Gated Nanorobot for Targeted Transport of Molecular Payloads
Shawn M. Douglas, Ido Bachelet, George M. Church
Science 17 Feb, 2012. Vol 335(6070): 831-834

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