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Más allá de la biología: creación de células sintéticas dinámicas con ADN programable
Los investigadores crean células sintéticas dinámicas con ADN programable en un estudio innovador. Revolucionando la medicina regenerativa y la biotecnología.
Más allá de la biología: creación de células sintéticas dinámicas con ADN programable
En un nuevo estudio publicado enquimica natural, Ronit Freeman, investigadora de UNC-Chapel Hill, y sus colegas describen los pasos que tomaron para manipular el ADN y las proteínas; componentes esenciales de la vida -; para crear células que se ven y se comportan como células del cuerpo. Este logro es el primero en este campo y tiene implicaciones para los esfuerzos en medicina regenerativa, sistemas de administración de medicamentos y herramientas de diagnóstico.
"Con este descubrimiento, podemos imaginar la construcción de materiales o tejidos que sean sensibles a los cambios en su entorno y puedan comportarse dinámicamente", dice Freeman, cuyo laboratorio está 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 formar estructuras. Las proteínas son esenciales para formar la estructura de una célula, llamada citoesqueleto. Sin ellos, las células no podrían funcionar. El citoesqueleto permite que las células sean flexibles, tanto en su forma como en su respuesta al entorno.
Sin utilizar proteínas naturales, el Freeman Lab construyó células con citoesqueletos funcionales que pueden cambiar de forma y responder a su entorno. Para hacer esto, utilizaron una nueva tecnología de péptido-ADN programable que hace que los péptidos, los componentes básicos de las proteínas, y el material genético reutilizado trabajen juntos para formar un citoesqueleto.
Normalmente el ADN no se encuentra en un citoesqueleto. Reprogramamos secuencias de ADN para que actuaran como material arquitectónico, uniendo los péptidos. Una vez colocado este material programado en una gota de agua, las estructuras comenzaron a tomar forma.
Ronit Freeman, investigadora, UNC-Chapel Hill
La capacidad de programar el ADN de esta manera significa que los científicos pueden crear células que realicen funciones específicas e incluso ajustar la respuesta de una célula a factores estresantes externos. Si bien las células vivas son más complejas que las células sintéticas creadas por Freeman Lab, también son más impredecibles y vulnerables a entornos hostiles, como temperaturas extremas.
"Las células sintéticas eran estables incluso a 122 grados Fahrenheit, lo que abre la posibilidad de producir células con capacidades extraordinarias en entornos normalmente inadecuados para la vida humana", dice Freeman.
En lugar de crear materiales diseñados para durar, Freeman dice que sus materiales se adaptan al propósito -; Realice una función específica y luego cámbiese para realizar una nueva función. Su aplicación se puede personalizar añadiendo diferentes diseños de péptidos o ADN para programar células en materiales como telas o tejidos. Estos nuevos materiales pueden integrarse en otras tecnologías de células sintéticas, todas con aplicaciones potenciales que podrían revolucionar campos como la biotecnología y la medicina.
"Esta investigación nos ayuda a comprender qué constituye la vida", dice Freeman. “Esta tecnología de células sintéticas no sólo nos permitirá reproducir lo que hace la naturaleza, sino también crear materiales que superen la biología”.
Fuentes:
Daly, ML,et al. (2024). Los citoesqueletos de ADN peptídico de diseño regulan la función de las células sintéticas. Química de la naturaleza. doi.org/10.1038/s41557-024-01509-w.