Cortar una molécula de ADN en un lugar concreto y volver a unir sus fragmentos es una operación fundamental en ingeniería genética, pero las herramientas utilizadas actualmente tienen ciertas limitaciones. Un equipo de científicos japoneses acaba de demostrar que unas diminutas nanopartículas de plata pueden ofrecer una alternativa considerablemente más flexible.
La investigación, liderada por Hiroshi Abe y Masahito Inagaki, de la Universidad de Nagoya, junto con Natsuhisa Oka, de la Universidad de Gifu, consiguió utilizar estas partículas para provocar reacciones químicas que permiten cortar ADN y preparar sus extremos para volver a ensamblarlos.
Los experimentos mostraron que el procedimiento puede mejorar entre dos y cinco veces la eficiencia del ensamblaje respecto al método con enzimas de restricción utilizado como referencia por los investigadores.
Las herramientas tradicionales solo pueden cortar determinadas secuencias
Para modificar ADN, los científicos suelen utilizar unas proteínas conocidas como enzimas de restricción, que funcionan como tijeras moleculares capaces de reconocer determinadas secuencias genéticas y cortar la molécula en esos lugares.
El problema es que cada enzima reconoce únicamente ciertas secuencias, de manera que los investigadores no siempre pueden elegir libremente dónde realizar el corte.
Además, estas enzimas producen con frecuencia unos pequeños segmentos sobresalientes llamados extremos cohesivos o adhesivos, que posteriormente ayudan a unir fragmentos compatibles, pero cuya longitud y configuración también dependen de las características de la propia enzima.
El nuevo procedimiento japonés intenta superar parte de esas restricciones mediante química y nanotecnología.
Las nanopartículas no cortan cualquier gen de forma automática
Las “nanotijeras” de plata no recorren el ADN buscando libremente un determinado gen para eliminarlo. Los científicos primero deben seleccionar el punto exacto donde quieren realizar el corte e introducir allí un enlace químico especial.
Cuando la molécula entra en contacto con las nanopartículas de plata, su superficie favorece una reacción que rompe ese enlace y genera dos fragmentos cuyos extremos pueden diseñarse para volver a unirse posteriormente.
La posibilidad de controlar estos extremos es una de las principales ventajas del sistema, porque los investigadores pueden producir extremos adhesivos más largos, aumentando las zonas mediante las que dos fragmentos compatibles pueden reconocerse y emparejarse.
Cuanto mayor es esa región complementaria, más sencillo resulta conseguir que las moléculas correctas vuelvan a ensamblarse.
La plata ya se estudiaba para manipular ADN desde los años 90
La idea de utilizar este metal no apareció ahora. A comienzos de la década de 1990 ya se había observado que los iones de plata podían romper determinados fragmentos de ADN modificados químicamente, aunque existía un inconveniente importante: la plata tendía a unirse al propio ADN y provocar su precipitación, dificultando después la recuperación del material.
El equipo japonés encontró una forma de evitar ese problema recurriendo a nanopartículas recubiertas con polietilenglicol, un polímero que ayuda a estabilizarlas y mantenerlas dispersas.
Gracias a esta modificación, los investigadores pudieron incrementar significativamente la capacidad de las partículas para realizar los cortes y recuperar posteriormente los fragmentos.
El objetivo ahora es construir moléculas de ADN mucho mayores
Por ahora, los científicos han demostrado que el método funciona para unir eficazmente dos segmentos de ADN, por lo que todavía queda trabajo antes de convertirlo en una herramienta habitual de ingeniería genética.
El siguiente paso será comprobar si puede ensamblar varios fragmentos simultáneamente y determinar hasta dónde puede ampliarse el tamaño de las moléculas construidas.
Si los próximos experimentos funcionan, estas “nanotijeras” podrían ofrecer una herramienta complementaria para áreas de biotecnología y biomedicina, especialmente cuando sea necesario manipular regiones donde las enzimas convencionales ofrecen pocas opciones.
La plata no sustituye todavía a las tijeras moleculares utilizadas en los laboratorios, pero a escala nanométrica acaba de demostrar que también puede aprender a cortar y pegar ADN.
