Diseñando las estructuras artificiales hechas de ADN más complejas ideadas hasta ahora

Unos bioingenieros han creado un nuevo modelo por ordenador que les permite diseñar las formas 3D de ADN más complejas ideadas hasta ahora, incluyendo anillos, cuencos y estructuras geométricas tales como icosaedros (poliedros de veinte caras) que se parecen a partículas virales.

Este programa de diseño podría permitir a los investigadores construir andamios de ADN para afianzar en ellos conjuntos de proteínas y moléculas sensibles a la luz llamadas cromóforos que imitan a las proteínas fotosintéticas presentes en las células de los vegetales, o para crear nuevos vehículos moleculares para el transporte de fármacos o agentes terapéuticos de ARN y su liberación en el punto específico deseado del cuerpo del paciente.

La idea general con la que trabaja el equipo internacional del bioingeniero Mark Bathe, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, es organizar espacialmente proteínas, cromóforos, ARNs y nanopartículas con una precisión nanométrica, usando ADN. El enorme grado de control y precisión que la nueva técnica de diseño permite es lo que la hace única.

Fila de arriba: Visualización de diseños 3D de ADN usando el programa CanDo de Stavros Gaitanaros, del LCBB (un laboratorio de biología computacional del MIT), sobre la base de diseños de secuencias suministrados por Fei Zhang de la Universidad Estatal de Arizona. Fila de abajo: Diseños hechos por Keyao Pan (LCBB) / Nature Communications. (Imagen: Cortesía del MIT)

Dado que el ADN es tan estable y puede ser fácilmente programado mediante cambios en su secuencia, muchos científicos lo ven como un material de construcción conveniente para las estructuras nanométricas destinadas a aplicaciones como las antes descritas. Hacia el año 2005, en algunos laboratorios se comenzó a crear diminutas estructuras bidimensionales a partir de ADN utilizando una estrategia llamada papiroflexia de ADN.

Diseñar estas formas es tedioso y lleva mucho tiempo. Sintetizarlas y validarlas de forma experimental es caro y lento. Debido a todo esto, Bathe y sus colegas se propusieron desarrollar modelos por ordenador para ayudar en el proceso de diseño. En 2011, ya consiguieron poner en pie un programa que podía generar estructuras de ADN en 3D, pero estaba restringido a una clase limitada de formas.

Ahora, el equipo de Bathe ha creado un algoritmo informático que amplía las capacidades de la técnica original, hasta el punto de permitir construir estructuras mucho más complejas que lo que era posible anteriormente.

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