Los sensores fabricados a partir de moléculas de ADN a medida se podrían utilizar para personalizar los tratamientos contra el cáncer y controlar la calidad de las células madre, según un equipo internacional de investigadores liderados por científicos de la Universidad de California en Santa Bárbara y la Universidad de Roma Tor Vergata.
La nueva generación de nanosensores pueden detectar rápidamente una amplia clase de proteínas llamadas factores de transcripción, que sirven como interruptores de control maestro en los moleculares. La investigación se describe en un artículo publicado en Journal of the American Chemical Society. El destino de nuestras células está controlada por miles de proteínas diferentes, conocidos como factores de transcripción. Según Alexis Vallée-Bélisle, un investigador postdoctoral del Departamento de UCSB de Química y Bioquímica, quien dirigió el estudio. "El papel de estas proteínas es la lectura del genoma y su traducción a instrucciones para la síntesis de las diferentes moléculas que controlan la expresión célular.
Los factores de transcripción actúan un poco como la" configuración "de nuestras células, al igual que la configuración de nuestros teléfonos u ordenadores. Lo que nuestros sensores hacer leer los valores. "Cuando los científicos utilizan las células madre y los convierten en células especializadas, lo hacen modificando los niveles de algunos factores de transcripción.
Este proceso se denomina reprogramación celular. Nuestros sensores de seguimiento de las actividades del factor de transcripción, se podrían utilizar para asegurar que las células madre han sido debidamente reprogramadas. También se podría emplear para determinar qué factores de transcripción son activados o reprimidos en las células cancerosas de un paciente, lo que permitiría a los facultativos utilizar la combinación correcta de medicamentos para cada paciente.
Andrew Bonham, investigador postdoctoral en la UCSB y co-primer autor del estudio, explicó que muchos laboratorios han desarrollado métodos para leer los factores de transcripción, sin embargo, el enfoque de este equipo es mas rápido y eficaz. En la mayoría de los laboratorios, los investigadores pasan horas extrayendo las proteínas de las células antes de su análisis. Con los nuevos sensores, se puede medir el nivel de fluorescencia de la muestra lo que facilita la transcripción celular.
Toda la información necesaria para detectar la transcripción de las actividades de los factores en el genoma humano, podría ser utilizado para construir sensores. Una vez activados, estos miles de diferentes factores de transcripción se unen a su propia secuencia específica de ADN. Utilizamos estas secuencias como punto de partida para construir nanosensores mas precisos.
El descubrimiento clave que subyace en esta nueva tecnología es la continuación de estudios de los biosensores naturales que se expresan en las células.
Todas las criaturas, desde las bacterias hasta los seres humanos, controlar su entorno con" interruptores biomoleculares, este proceso se realiza a partir de moléculas de ARN o proteínas. Por ejemplo, hay millones de proteínas de los receptores que detectan las moléculas de olor diferente cambiando de un" estado de apagado "a un" estado de encendido. La belleza de estos interruptores es que son lo suficientemente pequeños para operar dentro de una célula, y lo suficientemente específicos como para alterar el proceso celular con un resultado concreto.
Inspirado por la eficiencia de estos nanosensores, el grupo de investigación de Norbert Reich, también profesor en el Departamento de UCSB de Química y Bioquímica, construyo nanosensores sintéticos de conmutación utilizando el ADN, en lugar de proteínas o ARN.
En concreto, el equipo de reprogramo tres secuencias de ADN, cada uno reconocía un factor de transcripción diferente, estos interruptores moleculares que se convierten en fluorescentes cuando se unen a sus receptores. Con el uso de estos sensores a escala nanométrica, los investigadores pudieron determinar la actividad del factor de transcripción directamente en extractos celulares simplemente midiendo su nivel de fluorescencia.
Los investigadores creen que esta estrategia en última instancia, permitiría a los biólogos controlar la activación de miles de factores de transcripción, lo que facultara una mejor comprensión de la división celular y los mecanismos subyacentes al desarrollo.
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