ADN sintético como material de construcción "inteligente"

Unos expertos en biología sintética y nanobiología están reutilizando el ADN, el material hereditario presente en casi todas las células del cuerpo, como material autoensamblable, "inteligente" y estable que pueda percibir su entorno y reaccionar a él de formas diversas, detectando por ejemplo la inflamación en el cuerpo o toxinas en el medio ambiente. Estas aplicaciones en la escala nanométrica implican a menudo la síntesis de secuencias grandes que abarcan miles de los bloques de construcción de los que está hecho el ADN, conocidos como bases de nucleótidos A, T, C y G, que se pueden plegar y estructurar ulteriormente debido a las capacidades específicas de emparejamiento entre A y T, y entre C y G, respectivamente.

Sin embargo, los investigadores en este campo han venido careciendo de herramientas que permitan secuencias de estructura individual (una hebra) más grandes para cultivarlas autónomamente y después unirlas entre sí siguiendo un plan de diseño molecular, una capacidad que podría generar estructuras y dispositivos con diversas capacidades.

El equipo de Peng Yin, del Instituto Wyss para la Ingeniería Biológicamente Inspirada, dependiente de la Universidad Harvard en Estados Unidos, ha presentado una solución a este problema, la cual se podría aplicar a muchos casos prácticos. Yin y sus colaboradores han desarrollado un método que permite que secuencias de ADN prediseñadas crezcan autónomamente y se concatenen a lo largo de rutas de ensamblaje específicas, proporcionando por tanto la base para una nueva generación de dispositivos moleculares programables. Ensayando su nuevo concepto, consiguieron producir un primer conjunto de dispositivos con funciones diversas, como por ejemplo un origami de ADN que se autoconstruya y nanoestructuras de ADN que perciban, amplifiquen, registren y evalúen de forma lógica señales medioambientales.

 Los métodos anteriores producían copias idénticas de una secuencia fija más pequeña, siendo incapaces de agregar entre sí secuencias sintetizadas diferentes en patrones definidos para generar estructuras más grandes de forma autónoma y sin una intervención exterior humana. Las características de autonomía y programación que ofrece la nueva técnica podrían conducir a la creación de una generación completamente nueva de aplicaciones y dispositivos moleculares programables, tal como destaca Yin.