Los investigadores están explorando nanoestructuras híbridas de péptido y ADN para desarrollar formas de vida artificiales con aplicaciones potenciales en la creación de vacunas virales y nanomáquinas para tratar enfermedades. Estas innovaciones podrían presagiar cambios revolucionarios en la atención sanitaria.
La creación de vida artificial es un tema recurrente tanto en la ciencia como en la literatura popular, donde evoca imágenes de criaturas viscosas y reptantes con intenciones malévolas o mascotas súper lindas. Al mismo tiempo surge la pregunta: ¿Qué papel debería desempeñar la vida artificial en nuestro entorno aquí en la Tierra, donde todas las formas de vida son creadas por la naturaleza y tienen su propio lugar y propósito?
El profesor asociado Chenguang Lou del Departamento de Física, Química y Farmacia de la Universidad del Sur de Dinamarca, junto con el profesor Hanbin Mao de la Universidad Estatal de Kent, es el padre de una molécula híbrida artificial especial que podría conducir a la creación de formas de vida artificial. .
Ya publicaron una reseña en la revista. Informes celulares ciencia física sobre el estado de la investigación en el campo detrás de su creación. El campo se llama “péptido híbrido-ADN nanoestructuras”, y es un campo emergente, de menos de diez años.
Posibles aplicaciones de la vida artificial.
La visión de Lou es crear vacunas virales (versiones modificadas y debilitadas de una vacuna virus) y formas de vida artificiales que pueden usarse para diagnosticar y tratar enfermedades.
“En la naturaleza, la mayoría de los organismos tienen enemigos naturales, pero algunos no. Por ejemplo, algunos virus que causan enfermedades no tienen un enemigo natural. Sería un paso lógico crear una forma de vida artificial que pudiera convertirse en su enemigo”, afirma.
Asimismo, predice que estas formas de vida artificiales podrían actuar como vacunas contra infecciones virales y podrían usarse como nanorobots o nanomáquinas cargadas con medicamentos o elementos de diagnóstico y enviadas al cuerpo de un paciente.
“Una vacuna viral artificial podría tardar unos 10 años. Una célula artificial, por otro lado, está en el horizonte porque consta de muchos elementos que deben controlarse antes de que podamos empezar a construir con ellos. Pero con los conocimientos que tenemos, en principio no hay ningún obstáculo para la producción de organismos celulares artificiales en el futuro”, afirma.
Bloques de construcción moleculares
¿Cuáles son los componentes básicos que Lou y sus colegas en este campo utilizarán para crear vacunas virales y vida artificial? El ADN y los péptidos son algunas de las biomoléculas más importantes de la naturaleza, lo que hace que la tecnología del ADN y la tecnología de péptidos sean las dos herramientas moleculares más poderosas del conjunto de herramientas de la nanotecnología actual.
La tecnología del ADN proporciona un control preciso sobre la programación, desde el nivel atómico hasta el macro, pero sólo puede proporcionar funciones químicas limitadas ya que sólo tiene cuatro bases: A, C, G y T.
La tecnología de péptidos, por otro lado, puede proporcionar suficientes funciones químicas a gran escala, ya que hay 20 aminoácidos trabajar con. La naturaleza utiliza ADN y péptidos para construir varias fábricas de proteínas que se encuentran en las células, lo que les permite evolucionar hasta convertirse en organismos.
Recientemente, Hanbin Mao y Chenguang Lou pudieron vincular estructuras de ADN de tres cadenas diseñadas con estructuras peptídicas de tres cadenas, creando así una molécula híbrida artificial que combina las fortalezas de ambas. Este trabajo fue publicado en Comunicaciones de la naturaleza en 2022.
Avances globales en marcos híbridos
En otras partes del mundo, otros investigadores también están trabajando en la vinculación del ADN y los péptidos, porque este vínculo forma una base sólida para el desarrollo de entidades biológicas y formas de vida más avanzadas.
En la Universidad de Oxford, investigadores han logrado construir una nanomáquina hecha de ADN y péptidos que puede perforar una membrana celular, creando un canal de membrana artificial a través del cual pueden pasar pequeñas moléculas. (Spruijt et al., Nat. Nanotechnol. 2018, 13739-745)
En la Universidad Estatal de Arizona, Nicholas Stephanopoulos y sus colegas han permitido que el ADN y los péptidos se autoensamblen en estructuras 2D y 3D. (Buchberger y otra., Gelatina. Químico. Sociedad 2020, 1421406-1416)
En la Universidad Northwest, los investigadores han demostrado que las microfibras se pueden formar junto con el autoensamblaje de ADN y péptidos. El ADN y los péptidos operan a nivel nano, por lo que si se consideran las diferencias de tamaño, las microfibras son enormes. (Hombre libre y otra.Ciencia, 2018, 362808-813)
En la Universidad Ben-Gurion del Negev, los científicos utilizaron moléculas híbridas para crear una estructura esférica similar a una cebolla que contiene medicamentos contra el cáncer, que prometen usarse en el cuerpo para combatir los tumores cancerosos. (Cótera y otra., Químico. YO R. J.2018, 2410128-10135)
“En mi opinión, el valor general de todos estos esfuerzos es que pueden utilizarse para mejorar la capacidad de la sociedad para diagnosticar y tratar a los enfermos. Mirando hacia el futuro, no me sorprenderá que algún día podamos crear arbitrariamente nanomáquinas híbridas, vacunas virales e incluso formas de vida artificiales a partir de estos componentes básicos para ayudar a la sociedad a combatir estas enfermedades difíciles de curar. Sería una revolución en la asistencia sanitaria”, afirma Chenguang Lou.
Referencia: “Conjugados péptido-ADN como componentes básicos para el diseño de novo de nanoestructuras híbridas” por Mathias Bogetoft Danielsen, Hanbin Mao y Chenguang Lou, 5 de octubre de 2023, Informes Celulares Ciencias Físicas.
DOI: 10.1016/j.xcrp.2023.101620
