Tras 750 intentos, expertos de la Universidad de Stanford manipularon secciones de ADN para grabar en células vivas bits de información

Científicos en Estados Unidos lograron usar secciones de ADN como secuencias de información que pueden ser modificadas o regrabadas, en forma similar a los bits en informática.

La técnica utiliza dos proteínas para reordenar secuencias de material genético.

La investigación podría contribuir en el futuro a avances en estudios sobre cáncer o envejecimiento y ayudar a desarrollar métodos de almacenamiento de información digital en sistemas biológicos.

Los científicos, del departamento de Bioingeniería de la Universidad de Stanford, buscaban desde hace tres años invertir la orientación de secuencias de información en ADN.

«Nos llevó 750 intentos, pero finalmente lo logramos», dijo Jerome Bonnet, uno de los investigadores.

El método permite codificar, almacenar, borrar en forma repetida y «leer» información digital almacenada en el material genético de las células.

Cero y uno

En informática, un bit (acrónimo de binary digito dígito binario) es la unidad mínima de información digital, con la que pueden representarse dos valores, cero o uno, apagado o encendido, rojo o verde, verdadero o falso etc.

En este caso, los bits consisten en secciones cortas de ADN. Utilizando el efecto de dos proteínas diferentes, los científicos lograron que esos segmentos apuntaran en dos direcciones diferentes dentro de los cromosomas de la bacteria E. coli.

«En esencia, si la sección de ADN apunta en una dirección es un cero, y si apunta en la otra, es un uno», explicó Pakpoom Subsoontorn, otro de los investigadores.

Los datos pueden leerse con facilidad, ya que las secciones de ADN fueron modificadas para brillar con color verde o rojo dependiendo de su orientación.

Las dos proteínas, integrasa y excisionasa, fueron extraídas de un bacteriófago, un virus que infecta una bacteria. Las proteínas actúan en el proceso de modificación de ADN que tiene lugar cuando el material genético de un virus es incorporado al de la bacteria huésped.

Lo más difícil fue encontrar el equilibrio justo entre las dos proteínas para manipular con exactitud la dirección de la sección de ADN.

Los científicos llegaron a la «receta perfecta» de proteínas y esperan ahora poder manipular no solamente unidades singulares de información, sino datos más complejos, el equivalente a un byte u ocho bits.

Aplicaciones

El trabajo de los científicos de Stanford explora la frontera de la bioingeniería, un campo que podría tener una larga lista de aplicaciones en el futuro.

«No me preocupa en este momento cómo podrá aprovecharse algún día el almacenamiento de datos genéticos. Por ahora estamos concentrados en crear bits biológicos», dijo Drew Endy, otro de los autores del estudio.

«Luego pondremos esta información en manos de otros científicos para su aplicación».

Una posibilidad sería utilizar la información digital o bits de ADN para comunicar o «reportar» casos de proliferación anormal de células, por ejemplo, en tejidos cancerosos.

«La programación y almacenamiento de datos dentro del ADN de células vivas pueden ser herramientas poderosas para estudiar el cáncer, el proceso de envejecimiento e incluso cambios en el medio ambiente», dijo Endy.

A largo plazo, los investigadores contemplan la posibilidad de operaciones computarizadas dentro de sistemas biológicos.

Para Endy, «uno de los campos más fascinantes de la computación del futuro tiene que ver con sistemas biológicos».

El científico estima que «controlar un byte de información probablemente nos llevará una década. Pero centrándonos hoy en desarrollar estas herramientas facilitaremos el desarrollo futuro de la bioingeniería y de nuevos campos de investigación».

El estudio fue publicado en la revista de la Academia de Ciencias de Estados Unidos, Proceedings of the National Academy of Science.

 

 

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