Construcción de máquinas biomoleculares | Resumen de TS

William Shih, bioquímico de la Facultad de Medicina de Harvard, explora formas de construir pequeñas estructuras a partir de ADN para aplicaciones biomédicas. Basándose en el origami de ADN, se ha creado un método para Programar el ADN para que se autoensamble. En formas a nanoescala, Shih planea fabricar robots moleculares más grandes y complejos y entregar vacunas contra el cáncer de origami de ADN.¹

¿Por qué resulta complicado construir estructuras grandes utilizando los métodos tradicionales de origami de ADN? ¿Cómo superaste esos desafíos?

Con el origami de ADN, estamos limitados al doble del tamaño de la cadena de andamio, que tiene alrededor de 10.000 nucleótidos de largo. No es factible encontrar un hilo de andamio lo suficientemente largo como para construir una estructura más grande.

Desarrollamos una solución elegante llamada origami de ADN entrecruzado para construir la estructura asimétrica más grande jamás programada para autoensamblarse (dos micrómetros por dos micrómetros) y la construyó a partir de más de 1.000 componentes únicos de origami de ADN, superando con creces la 64 estructura de origami de ADN que otro equipo construyó y modeló para la Mona Lisa.^2,3 Diseñamos cada origami de ADN para interactuar solo con puertos específicos en otros origami de ADN, similar a un rompecabezas.

Actualmente, podemos construir nanorobots del tamaño de un ribosoma, pero algo más grande, como una célula bacteriana, es difícil. Antes del origami de ADN entrecruzado, era difícil imaginar cómo haríamos esto. Ahora ofrecemos una ruta potencial para construir estructuras más grandes con capacidades más sofisticadas.

¿Cómo se utiliza el origami de ADN para aplicaciones terapéuticas?

La inmunoterapia contra el cáncer es una de las mayores revoluciones médicas, pero las tasas de respuesta a muchos medicamentos que salvan vidas siguen siendo bajas. Una razón es que el cáncer crea un ambiente inmunosupresor que neutraliza muchos de los beneficios de estos medicamentos. Desarrollamos un Vacuna contra el cáncer basada en origami de ADN para ayudar a reeducar el sistema inmunológico para reconocer y atacar las células tumorales.⁴ Para lograr esto, diseñamos un tablero de origami de ADN con antígenos tumorales en un lado y oligonucleótidos adyuvantes espaciados con precisión diseñados para dar la alarma al sistema inmunológico adheridos en el otro lado. Este enfoque mejoró la activación de las células T citotóxicas, inhibió el crecimiento tumoral y funcionó de manera sinérgica con la inmunoterapia en un modelo de melanoma en ratones.

Esta entrevista ha sido editada para mayor extensión y claridad.

Referencias

1. Rothemund PWK. Naturaleza. 2006;440(7082):297-302.
2. Wintersinger CM, et al. Nat Nanotecnología. 2023;18(3):281-291.
3. Tikhomirov G, et al. Naturaleza. 2017;552(7683):67-71.
4. Zeng YC, et al. bioRxiv. 2023.