Un equipo de investigadores de la Universidad de Roma Tor Vergata, en colaboración con la Sapienza Universidad de Roma, ha logrado desarrollar un innovador sistema molecular que crea micro-compartimentos programables, imitando la organización interna de las células. Este avance ha sido publicado en el prestigioso Journal of the American Chemical Society (JACS).
La base de esta tecnología radica en estructuras conocidas como nanostrellas de ADN, que son moléculas sintéticas diseñadas en laboratorio con cuatro brazos. Tres de estos brazos terminan en secuencias adhesivas que permiten a las nanostrellas reconocerse y unirse entre sí de manera controlada. El cuarto brazo está modificado con un antígeno, una porción molecular que es específicamente reconocida por un anticuerpo.
Nueva forma de crear micro-compartimentos
Cuando se encuentra el anticuerpo adecuado, este se une a los antígenos de diferentes nanostrellas, actuando como un puente molecular que las conecta y da lugar a la formación de micro-compartimentos esféricos. La presencia del anticuerpo determina cuándo estos compartimentos se forman, disuelven o reconstituyen, lo que otorga al sistema una capacidad programable. Al variar el tipo y cantidad de anticuerpo, los investigadores pueden controlar con precisión el comportamiento del sistema.
Este trabajo representa una innovación significativa al demostrar que el ADN y los anticuerpos pueden ser utilizados conjuntamente como elementos constructivos para crear microestructuras dinámicas que replican artificialmente lógicas típicas de los sistemas biológicos. Esto permite formar ambientes internos altamente regulados en respuesta a señales específicas, un mecanismo fundamental en la organización celular natural y uno de los aspectos más complejos de replicar en laboratorio.
Implicaciones para la investigación biomédica
"Esta descubrimiento abre puertas a posibilidades emocionantes", destaca Erica Del Grosso, investigadora principal del proyecto y profesora asociada en el Departamento de Ciencias y Tecnologías Químicas de la Universidad de Roma Tor Vergata. "La capacidad de los micro-compartimentos para formarse en respuesta a moléculas específicas podría ser utilizada para detectar marcadores biológicos, permitiendo así nuevos instrumentos diagnósticos".
Francesco Ricci, otro investigador principal del proyecto y profesor ordinario en el mismo departamento, señala: "Nuestros micro-compartimentos híbridos anticuerpo-ADN son como un puente entre biología y tecnología. No solo son estables y precisos, sino también programables, ofreciendo una forma de crear estructuras artificiales similares a células y apoyando la investigación sobre nuevos biomateriales".
Puntos clave del estudio y futuro prometedor
"Unir ADN y anticuerpos es como construir un puente entre dos mundos; entender cómo estas moléculas interactúan abre nuevas perspectivas", añade Sara Scalia, primera autora del artículo y estudiante doctoral bajo la dirección del Prof. Francesco Ricci.
"Desde un punto de vista teórico, hemos desarrollado un modelo que explica el origen de los micro-compartimentos y predice su comportamiento", concluye Lorenzo Rovigatti, profesor de física de la materia teórica en la Sapienza Universidad de Roma. "Esto representa un paso importante hacia el desarrollo de aplicaciones en biomedicina y ciencia de materiales".
El proyecto ha contado con el apoyo del Consejo Europeo para la Investigación (ERC), la Asociación Italiana para la Investigación sobre el Cáncer (AIRC), el Ministerio Universitario e Investigación (MUR) y NextGenerationEU – Misión 4, Componente 2.
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