La medicina del futuro podrían ser formas de vida artificiales

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 artificiales. Ahora han publicado una reseña en la revista Cell Reports Physical Science sobre el estado de la investigación en el campo detrás de su creación. El campo se llama "nanoestructuras híbridas de péptido-ADN" y es un campo emergente, que tiene menos de diez años.

La visión de Lou es crear vacunas virales (versiones modificadas y debilitadas de un virus) y formas de vida artificiales que puedan 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 enemigos naturales. Sería un paso lógico crear una forma de vida artificial que pudiera convertirse en un enemigo para ellos", dijo. dice.

De manera similar, imagina que estas formas de vida artificiales pueden actuar como vacunas contra infecciones virales y pueden usarse como nanorobots o nanomáquinas cargadas con medicamentos o elementos de diagnóstico y enviadas al cuerpo de un paciente.

"Puede que falten unos 10 años para una vacuna viral artificial. En cambio, una célula artificial está en el horizonte porque está formada por muchos elementos que necesitan ser controlados antes de que podamos empezar a construir con ellos. Pero con el conocimiento que tenemos "En principio, no hay ningún obstáculo para la producción de organismos celulares artificiales en el futuro", afirma.

¿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 nanotecnológicas actuales. La tecnología del ADN proporciona un control preciso sobre la programación, desde el nivel atómico hasta el nivel macro, pero solo puede proporcionar funciones químicas limitadas ya que solo tiene cuatro bases: A, C, G y T. La tecnología de péptidos, por otro lado, puede Proporcionan suficientes funciones químicas a gran escala, ya que hay 20 aminoácidos con los que trabajar. La naturaleza utiliza tanto ADN como 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 han logrado 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 Nature Communications en 2022.

En otras partes del mundo, otros investigadores también están trabajando en la conexión del ADN y los péptidos porque esta conexión 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, 13, 739-745)

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 et al., J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 1406-1416)

En la Universidad Northwest, los investigadores han demostrado que las microfibras se pueden formar junto con el autoensamblaje del ADN y los péptidos. El ADN y los péptidos operan a nivel nano, por lo que si se consideran las diferencias de tamaño, las microfibras son enormes. (Freeman et al., Science, 2018, 362, 808-813)

En la Universidad Ben-Gurion del Negev, los científicos han utilizado moléculas híbridas para crear una estructura esférica similar a una cebolla que contiene un medicamento contra el cáncer, que promete ser utilizado en el cuerpo para atacar tumores cancerosos. (Chotera et al., Chem. Eur. J., 2018, 24, 10128-10135)

"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 las personas enfermas. De cara al futuro, no me sorprenderá que algún día podamos crear arbitrariamente nanomáquinas híbridas, vacunas virales y Incluso se forma vida artificial a partir de estos componentes básicos para ayudar a la sociedad a combatir esas enfermedades difíciles de curar. Sería una revolución en la atención sanitaria", afirma Chenguang Lou.