Científicos en EE.UU. logran utilizar al ADN como un disco duro


Ilustración artística representando cromosomas Science Photo LibraryLos científicos de la Universidad de Stanford lograron manipular la dirección de secciones cortas de ADN para que funcionaran como bits de información. Imagen: SPL

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.

“Nos llevó 750 intentos, pero finalmente lo logramos”

Jerome Bonnet, Depto de Bioingeniería, Universidad de Stanford

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 esencia, si la sección de ADN apunta en una dirección es un cero, y si apunta en la otra, es un uno”

Pakpoom Subsoontorn, Depto de Bioingeniería, Universidad de Stanford

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

Análisis de proteínas Imagen: SPLLos investigadores utlizaron dos proteínas para influir la orientación de las secciones de ADN. Imagen: SPL

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.

“Uno de los campos más fascinantes de la computación del futuro tiene que ver con sistemas biológicos”

Drew Endy, Dpto de Bioingeniería, Universidad de Stanford

“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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Archivado bajo Ciencia, Increible, Interesante, Salud

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