Los medicamentos del futuro podrían ser pequeñas formas de vida artificiales

Un grupo de científicos ha detallado cómo moléculas híbridas de ADN y proteínas especialmente diseñadas podrían eventualmente formar la base de formas de vida artificiales que, en el futuro, ingresarían a nuestro cuerpo para repararlo y curar enfermedades. Estas formas de vida artificiales podrían actuar como vacunas contra infecciones virales y usarse como nanorobots o nanomáquinas cargadas con medicamentos o elementos de diagnóstico.

Un nuevo estudio publicado recientemente en la revista Cell Reports Physical Science y desarrollado por investigadores de la Universidad del Sur de Dinamarca y la Universidad Estatal de Kent, en Estados Unidos, sugiere que en el futuro un ejército de pequeños biobots creados a partir de moléculas híbridas podrían reemplazar a los fármacos tradicionales e incluso “reparar” el cuerpo humano ingresando en su interior. Estas nanoestructuras híbridas de péptido-ADN podrían transformarse en verdaderos organismos vivos artificiales con un propósito específico, según los especialistas.

Máquinas moleculares con vida propia

El ADN y los péptidos son algunas de las biomoléculas más importantes de la naturaleza: debido a esto, la tecnología de ADN y la tecnología de péptidos se han convertido en las dos herramientas moleculares más poderosas en el campo de la nanotecnología actual. La tecnología de ADN proporciona un control preciso sobre la programación, desde el nivel atómico hasta el nivel macro, pero solo puede aportar funciones químicas limitadas, porque dispone de un número acotado de elementos.

Por otro lado, la tecnología de péptidos es capaz de brindar numerosas funciones químicas a gran escala, ya que existen 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, en el marco de un mecanismo que les permite evolucionar hasta convertirse en organismos. ¿Qué sucedería si fuera posible combinar las ventajas de ambas tecnologías para crear nanomáquinas que evolucionen hacia formas de vida artificiales?

Ese es precisamente el objetivo que se han propuesto los científicos a cargo del nuevo estudio: creen que en un futuro será posible lograrlo, comenzando una revolución sin precedentes en el campo de la salud humana. Es que estos robots biológicos a nanoescala podrían ingresar al cuerpo humano para combatir múltiples enfermedades o realizar las acciones que sean necesarias para recuperar funciones orgánicas perdidas.

Un camino posible

"Puede que falten unos 10 años para diseñar una vacuna viral artificial. En cambio, una célula artificial está en el horizonte más lejano, porque está formada por muchos elementos que necesitan ser controlados antes de que podamos empezar a construir algo con ellos. Pero con el conocimiento que tenemos y el avance de las tecnologías no hay en principio ningún obstáculo para la producción de organismos celulares artificiales en el futuro", afirmó en una nota de prensa el profesor Chenguang Lou, uno de los autores principales de la investigación.

En el nuevo estudio, los investigadores concluyen que las estrategias híbridas de péptido-ADN se destacarían como bloques de construcción únicos a nanoescala para el diseño desde cero de nanoestructuras instrumentales que, de otro modo, no podrían componerse utilizando ADN o péptidos por separado. Al integrar las ventajas de ambos enfoques, tendrían un potencial ilimitado para el desarrollo de biobots con aplicaciones reales en el campo de la salud humana, entre otras aplicaciones.

En una investigación previa, el mismo grupo de científicos logró vincular en 2022 estructuras de ADN con estructuras peptídicas de tres cadenas, creando así una molécula híbrida artificial que combina las fortalezas de ambos mundos. Entre otros ejemplos similares, un grupo de científicos de la Universidad de Oxford logró construir en 2018 una nanomáquina hecha de ADN y péptidos, que puede perforar una membrana celular, creando un canal de membrana artificial a través del cual logra conducir pequeñas moléculas.

Referencia

Peptide-DNA conjugates as building blocks for de novo design of hybrid nanostructures. Mathias Bogetoft Danielsen, Hanbin Mao and Chenguang Lou. Cell Reports Physical Science (2023). DOI:https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2023.101620

(Una primera versión de este artículo se publicó el 13 de octubre de 2023)