MADRID, 30 May. (EUROPA PRESS) -
Investigadores de Penn State, en Estados Unidos, han creado el primer agente nanoinformático basado en proteínas que funciona como un circuito. Este hito les sitúa un paso más cerca del desarrollo de terapias celulares de nueva generación para tratar enfermedades como la diabetes y el cáncer, según publican en la revista 'Science Advances'.
Los enfoques tradicionales de biología sintética para terapias celulares, como las que destruyen células cancerosas o favorecen la regeneración de tejidos tras una lesión, se basan en la expresión o supresión de proteínas que producen una acción deseada dentro de una célula.
Este enfoque puede llevar tiempo para que las proteínas se expresen y degraden y costar energía celular en el proceso. Un equipo de investigadores de la Facultad de Medicina de Penn State y de los Institutos Huck de Ciencias de la Vida está adoptando un enfoque diferente.
"Estamos diseñando proteínas que producen directamente la acción deseada --explica Nikolay Dokholyan, catedrático G. Thomas Passananti y vicepresidente de investigación del Departamento de Farmacología--. Nuestros dispositivos basados en proteínas o agentes nanoinformáticos responden directamente a estímulos (entradas) y luego producen una acción deseada (salidas)".
En el estudio, Dokholyan y el estudiante de doctorado en bioinformática y genómica Jiaxing Chen describen su método para crear su agente nanoinformático. Diseñaron una proteína diana integrando dos dominios sensores, o zonas que responden a estímulos. En este caso, la proteína diana responde a la luz y a un fármaco llamado rapamicina ajustando su orientación o posición en el espacio.
Para probar su diseño, el equipo introdujo la proteína modificada en células vivas en cultivo. Al exponer las células cultivadas a los estímulos, utilizaron equipos para medir los cambios en la orientación celular tras la exposición de las células a los estímulos de los dominios sensores.
Anteriormente, su agente nanoinformático requería dos entradas para producir una salida. Ahora, según Chen, hay dos salidas posibles y la salida depende del orden en que se reciban las entradas. Si se detecta primero la rapamicina y después la luz, la célula adoptará un ángulo de orientación, pero si los estímulos se reciben en orden inverso, la célula adoptará un ángulo de orientación distinto.
Chen afirma que esta prueba de concepto experimental abre la puerta al desarrollo de agentes nanoinformáticos más complejos.
"En teoría, cuantas más entradas se incorporen a un agente nanocomputacional, más resultados potenciales se pueden obtener de las distintas combinaciones --explica Chen--. Las entradas potenciales podrían incluir estímulos físicos o químicos y las salidas podrían incluir cambios en los comportamientos celulares, como la dirección de las células, la migración, la modificación de la expresión génica y la citotoxicidad de las células inmunitarias contra las células cancerosas".
El equipo tiene previsto seguir desarrollando sus agentes nanoinformáticos y experimentar con distintas aplicaciones de la tecnología.
Dokholyan, investigador del Penn State Cancer Institute y del Penn State Neuroscience Institute, afirma que su concepto podría algún día constituir la base de las terapias celulares de nueva generación para diversas enfermedades, como las autoinmunes, las infecciones víricas, la diabetes, las lesiones nerviosas y el cáncer.
