02.08.2022 - Institut national de la santé et de la recherche médicale (Inserm)

Un "nanorobot" construido íntegramente con ADN para explorar los procesos celulares

Construir un pequeño robot a partir del ADN y utilizarlo para estudiar procesos celulares invisibles a simple vista... Se podría pensar que se trata de ciencia ficción, pero en realidad es objeto de una seria investigación por parte de científicos del Inserm, el CNRS y la Universidad de Montpellier en el Centro de Biología Estructural de Montpellier. Este innovador "nanorobot" debería permitir un estudio más detallado de las fuerzas mecánicas aplicadas a niveles microscópicos, que son cruciales para muchos procesos biológicos y patológicos. Se describe en un nuevo estudio publicado en Nature Communications.

Nuestras células están sometidas a fuerzas mecánicas ejercidas a escala microscópica, que desencadenan señales biológicas esenciales para muchos procesos celulares implicados en el funcionamiento normal de nuestro cuerpo o en el desarrollo de enfermedades.

Por ejemplo, la sensación del tacto está condicionada en parte por la aplicación de fuerzas mecánicas sobre receptores celulares específicos (cuyo descubrimiento ha sido recompensado este año con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina). Además del tacto, estos receptores sensibles a las fuerzas mecánicas (conocidos como mecanorreceptores) permiten regular otros procesos biológicos clave como la constricción de los vasos sanguíneos, la percepción del dolor, la respiración o incluso la detección de las ondas sonoras en el oído, etc.

La disfunción de esta mecanosensibilidad celular está implicada en muchas enfermedades - por ejemplo, el cáncer: las células cancerosas migran dentro del organismo sonando y adaptándose constantemente a las propiedades mecánicas de su microentorno. Esta adaptación sólo es posible porque las fuerzas específicas son detectadas por mecanorreceptores que transmiten la información al citoesqueleto celular.

En la actualidad, nuestro conocimiento de estos mecanismos moleculares implicados en la mecanosensibilidad celular es todavía muy limitado. Ya se dispone de varias tecnologías para aplicar fuerzas controladas y estudiar estos mecanismos, pero tienen una serie de limitaciones. En particular, son muy costosas y no permiten estudiar varios receptores celulares a la vez, lo que hace que su uso consuma mucho tiempo si queremos recoger muchos datos.

Estructuras de origami de ADN

Para proponer una alternativa, el equipo de investigación dirigido por el investigador del Inserm Gaëtan Bellot en el Centro de Biología Estructural (Inserm/CNRS/Universidad de Montpellier) decidió utilizar el método del origami de ADN. Éste permite el autoensamblaje de nanoestructuras 3D de forma predefinida utilizando la molécula de ADN como material de construcción. En los últimos diez años, esta técnica ha permitido importantes avances en el campo de la nanotecnología.

Esto ha permitido a los investigadores diseñar un "nanorobot" compuesto por tres estructuras de origami de ADN. De tamaño nanométrico, es por tanto compatible con el tamaño de una célula humana. Permite, por primera vez, aplicar y controlar una fuerza con una resolución de 1 piconewton, es decir, una trillonésima parte de un Newton, correspondiendo 1 Newton a la fuerza de un dedo al pulsar un bolígrafo. Es la primera vez que un objeto fabricado por el ser humano y basado en el ADN autoensamblado puede aplicar la fuerza con esta precisión.

El equipo empezó por acoplar el robot a una molécula que reconoce un mecanorreceptor. Esto permitió dirigir el robot a algunas de nuestras células y aplicar fuerzas específicamente a mecanorreceptores localizados en la superficie de las células para activarlos.

Esta herramienta es muy valiosa para la investigación básica, ya que podría utilizarse para comprender mejor los mecanismos moleculares implicados en la mecanosensibilidad celular y descubrir nuevos receptores celulares sensibles a las fuerzas mecánicas. Gracias al robot, los científicos también podrán estudiar con mayor precisión en qué momento, al aplicar la fuerza, se activan a nivel celular las vías de señalización clave para muchos procesos biológicos y patológicos.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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