En un estudio publicado en Nature Chemistry, Ronit Freeman, investigadora de la UNC-Chapel Hill, y sus colegas describen los pasos que siguieron para manipular el ADN y las proteínas -fundamentos esenciales de la vida- con el fin de crear células con el aspecto y el comportamiento de las células del cuerpo. Este logro, pionero en su campo, tiene implicaciones para la medicina regenerativa, los sistemas de administración de fármacos y las herramientas de diagnóstico.

Con este descubrimiento, podemos pensar en la ingeniería de tejidos que sean sensibles a los cambios de su entorno y se comporten de forma dinámica, afirma Freeman, cuyo laboratorio se encuentra en el Departamento de Ciencias Físicas Aplicadas de la Facultad de Artes y Ciencias de la UNC.

Las células y los tejidos están formados por proteínas que se unen para realizar tareas y crear estructuras. Las proteínas son esenciales para formar el armazón de una célula, llamado citoesqueleto. Sin él, las células no podrían funcionar. El citoesqueleto permite a las células ser flexibles, tanto en su forma como en respuesta a su entorno.

Sin utilizar proteínas naturales, el laboratorio Freeman construyó células con citoesqueletos funcionales que pueden cambiar de forma y reaccionar a su entorno. Para ello, utilizaron una nueva tecnología péptido-ADN programable que dirige péptidos, los componentes básicos de las proteínas, y material genético reutilizado para que trabajen juntos y formen un citoesqueleto.

Nanotecnología péptido-ADN para la construcción de citoesqueletos sintéticos
Nanotecnología péptido-ADN para la construcción de citoesqueletos sintéticos. Crédito: Margaret L. Daly et al. / Nature Chemistry

El ADN no aparece normalmente en un citoesqueleto, afirma Freeman. Reprogramamos secuencias de ADN para que actuara como material arquitectónico, uniendo los péptidos. Una vez colocado este material programado en una gota de agua, las estructuras tomaron forma.

La capacidad de programar el ADN de este modo significa que los científicos pueden crear células que cumplan funciones específicas e incluso ajustar la respuesta de una célula a factores de estrés externos. Aunque las células vivas son más complejas que las sintéticas creadas por el laboratorio Freeman, también son más impredecibles y más susceptibles a entornos hostiles, como las temperaturas extremas.

Las células sintéticas eran estables incluso a 122 grados Fahrenheit (50º C), lo que abre la posibilidad de fabricar células con capacidades extraordinarias en entornos normalmente inadecuados para la vida humana, afirma Freeman.

En lugar de crear materiales hechos para durar, Freeman afirma que sus materiales están hechos para una tarea: realizar una función específica y luego modificarse para servir a una nueva función. Su aplicación puede personalizarse añadiendo distintos diseños de péptidos o ADN para programar células en materiales como tejidos o telas. Estos nuevos materiales pueden integrarse con otras tecnologías de células sintéticas, todo ello con aplicaciones potenciales que podrían revolucionar campos como la biotecnología y la medicina.

Esta investigación nos ayuda a entender qué hace la vida, afirma Freeman. Esta tecnología de células sintéticas no sólo nos permitirá reproducir lo que hace la naturaleza, sino también fabricar materiales que superen a la biología.


Fuentes

University of North Carolina at Chapel Hill | Daly, M.L., Nishi, K., Klawa, S.J. et al. Designer peptide–DNA cytoskeletons regulate the function of synthetic cells. Nat. Chem. (2024). doi.org/10.1038/s41557–024–01509-w


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