Nanocajas gobernadas por ADN

Cada tapa de la caja normalmente está cerrada gracias a dos pedazos de ADN complementario (azul y naranja). No obstante, cuando se añaden a esta mezcla las llaves de ADN correspondientes (también en azul y naranja), éstas interfieren con los pestillos y hacen que la tapa se abra. Las nano-cajas, que aquí están modeladas de color gris, quizá sean capaces algún día de llevar fármacos a lugares específicos del cuerpo, o servir como puertas lógicas en un ordenador basado en ADN. Cada tapa de la caja normalmente está cerrada gracias a dos pedazos de ADN complementario (azul y naranja). No obstante, cuando se añaden a esta mezcla las llaves de ADN correspondientes (también en azul y naranja), éstas interfieren con los pestillos y hacen que la tapa se abra. Unos marcadores fluorescentes emiten un brillo rojo cuando la caja está cerrada, y verde cuando está abierta.
Fuente: : Ebbe S. Andersen, Aarhus University

Con estructuras tridimensionales como esta, el verdadero reto no consiste en diseñar el objeto sino probar que se formó con éxito, afirma Paul Rothemud, científico informático en el Instituto de Tecnología de California, que desarrolló una técnica simple para elaborar estructuras de ADN. Los investigadores utilizaron diversos métodos de imagen para asegurarse de que las cajas se auto-ensamblaban como estaba previsto. “Hicieron un trabajo muy convincente a la hora de demostrar que habían construido lo que creían que habían construido, lo cual es muy importante,” afirma Rothemud. “Y ahora son libres de seguir probando y elaborándolo para que finalmente acabe teniendo una utilidad real.”

Kjems tiene varias ideas para las cajas. Una posibilidad es cargarlas con fármacos y programas las tapas para que se abran en respuesta a algún tipo de señal biológica dentro del cuerpo—la presencia de un virus o del gen de un cáncer, por ejemplo—y por tanto soltarían su carga terapéutica.

“Hay una forma por la que resultan más interesante que casi cualquier otro tipo de esquema de encapsulación a escala nanométrica imaginable para un propósito de este tipo, y esto es gracias a estas tapas y su capacidad para ser programadas de infinitos modos,” afirma Rothemud. “Esto es algo que no es capaz de hacer ninguna otra cápsula de distribución de nano-fármacos.”

Sin embargo, aún queda mucho camino por recorrer hasta poder llegar a esos usos terapéuticos de la caja. Aunque en teoría son lo suficientemente sólidas para poder encerrar dentro de si a un ribosoma o a un virus pequeño, los investigadores aún no han probado a meter nada dentro de ellas. Y hasta ahora, las cajas sólo funcionan dentro de un tubo de ensayo. A diferencia de otros vehículos de nano-distribución, no hay evidencia aún acerca de la seguridad o eficacia que estos dispositivos basados en ADN puedan tener dentro de un sistema viviente.

No obstante, estas cajas con cerrojo no necesitan acarrear una carga explosiva para que sean útiles. Kjems también quiere poder utilizarlas como componenetes electrónicos. Puesto que poseen dos llaves muy diferenciadas, las cajas actúan como puertas de ADN, abriéndose (brillo verde) sólo cuando ambas llaves están presentes. Con una serie de cambios sencillos, también podrían servir como puertas de tipo NOT o de tipo OR. “En principio,” afirma Kjems, “podríamos contruir un ordenador de ADN mediante el uso de estas cajas.”