Capturando ADN<\/strong><\/p>\nEl ADN, una mol\u00e9cula muy estable, es muy adecuado para almacenar cantidades masivas de informaci\u00f3n, incluidos datos digitales. Los sistemas de almacenamiento digital codifican texto, fotograf\u00edas y otro tipo de informaci\u00f3n como una serie de 0 y 1. Esta misma informaci\u00f3n se puede codificar en el ADN utilizando los cuatro nucle\u00f3tidos que componen el c\u00f3digo gen\u00e9tico: A, T, G y C. Por ejemplo, G y C podr\u00edan usarse para representar el 0, mientras que A y T representan el 1.<\/p>\n
El ADN ofrece una manera de almacenar esta informaci\u00f3n digital a muy alta densidad: en teor\u00eda, una taza de caf\u00e9 llena de ADN podr\u00eda almacenar todos los datos del mundo. El ADN tambi\u00e9n es muy estable y relativamente f\u00e1cil de sintetizar y secuenciar.<\/p>\n
En 2021, Banal y su asesor postdoctoral, Mark Bathe, profesor de ingenier\u00eda biol\u00f3gica del MIT, desarrollaron una forma de almacenar ADN en part\u00edculas de s\u00edlice, que podr\u00edan etiquetarse con etiquetas que revelaran el contenido de las part\u00edculas. Ese trabajo condujo a un spin-out llamado Cache DNA.<\/p>\n
Una desventaja de ese sistema de almacenamiento es que se necesitan varios d\u00edas para incrustar el ADN en las part\u00edculas de s\u00edlice. Adem\u00e1s, para eliminar el ADN de las part\u00edculas se requiere \u00e1cido fluorh\u00eddrico, que puede ser peligroso para los trabajadores que manipulan el ADN.<\/p>\n
Para idear materiales de almacenamiento alternativos, Banal comenz\u00f3 a trabajar con Johnson y miembros de su laboratorio. Su idea era utilizar un tipo de pol\u00edmero conocido como termoestable degradable, que consiste en pol\u00edmeros que forman un s\u00f3lido cuando se calientan. El material tambi\u00e9n incluye enlaces escindibles que se pueden romper f\u00e1cilmente, lo que permite que el pol\u00edmero se degrade de forma controlada.<\/p>\n
\"Con estos termoestables deconstruibles, dependiendo de los enlaces escindibles que les pongamos, podemos elegir c\u00f3mo queremos degradarlos\", dice Johnson.<\/p>\n
Para este proyecto, los investigadores decidieron fabricar su pol\u00edmero termoestable a partir de estireno y un reticulante, que juntos forman un termoestable de color \u00e1mbar llamado poliestireno reticulado. Este termoestable tambi\u00e9n es muy hidrof\u00f3bico, por lo que puede evitar que la humedad entre y da\u00f1e el ADN. Para hacer que el termoestable sea degradable, los mon\u00f3meros de estireno y los reticulantes se copolimerizan con mon\u00f3meros llamados tionolactonas. Estos v\u00ednculos se pueden romper trat\u00e1ndolos con una mol\u00e9cula llamada cisteamina.<\/p>\n
Debido a que el estireno es tan hidr\u00f3fobo, los investigadores tuvieron que encontrar una manera de atraer el ADN (una mol\u00e9cula hidr\u00f3fila y cargada negativamente) hacia el estireno.<\/p>\n
Para ello, identificaron una combinaci\u00f3n de tres mon\u00f3meros que podr\u00edan convertir en pol\u00edmeros que disuelven el ADN ayud\u00e1ndolo a interactuar con el estireno. Cada uno de los mon\u00f3meros tiene caracter\u00edsticas diferentes que cooperan para sacar el ADN del agua y llevarlo al estireno. All\u00ed, el ADN forma complejos esf\u00e9ricos, con ADN cargado en el centro y grupos hidr\u00f3fobos que forman una capa exterior que interact\u00faa con el estireno. Cuando se calienta, esta soluci\u00f3n se convierte en un bloque s\u00f3lido similar al vidrio, incrustado con complejos de ADN.<\/p>\n
Los investigadores denominaron su m\u00e9todo T-REX (Xeropreservaci\u00f3n reforzada con termoestable). El proceso de incrustar ADN en la red polim\u00e9rica lleva algunas horas, pero podr\u00eda acortarse con una mayor optimizaci\u00f3n, dicen los investigadores.<\/p>\n
Para liberar el ADN, los investigadores primero a\u00f1aden cisteamina, que rompe los enlaces que mantienen unido el poliestireno termoestable, rompi\u00e9ndolo en pedazos m\u00e1s peque\u00f1os. Luego, se puede agregar un detergente llamado SDS para eliminar el ADN del poliestireno sin da\u00f1arlo.<\/p>\n
Almacenamiento de informaci\u00f3n<\/strong><\/p>\nUtilizando estos pol\u00edmeros, los investigadores demostraron que pod\u00edan encapsular ADN de longitud variable, desde decenas de nucle\u00f3tidos hasta un genoma humano completo (m\u00e1s de 50.000 pares de bases). Pudieron almacenar ADN que codifica la Proclamaci\u00f3n de Emancipaci\u00f3n y el logotipo del MIT, adem\u00e1s del tema musical de \u201cJurassic Park\u201d.<\/p>\n
Despu\u00e9s de almacenar el ADN y luego extraerlo, los investigadores lo secuenciaron y descubrieron que no se hab\u00edan introducido errores, lo cual es una caracter\u00edstica cr\u00edtica de cualquier sistema de almacenamiento de datos digitales.<\/p>\n
Los investigadores tambi\u00e9n demostraron que el pol\u00edmero termoestable puede proteger el ADN de temperaturas de hasta 75 grados Celsius (167 grados Fahrenheit). Ahora est\u00e1n trabajando en formas de agilizar el proceso de fabricaci\u00f3n de pol\u00edmeros y de convertirlos en c\u00e1psulas para su almacenamiento a largo plazo.<\/p>\n
Cache DNA, una empresa fundada por Banal y Bathe, con Johnson como miembro del consejo asesor cient\u00edfico, est\u00e1 trabajando ahora en un mayor desarrollo de la tecnolog\u00eda de almacenamiento de ADN. La primera aplicaci\u00f3n que imaginan es almacenar genomas para la medicina personalizada, y tambi\u00e9n anticipan que estos genomas almacenados podr\u00edan someterse a m\u00e1s an\u00e1lisis a medida que se desarrolle mejor tecnolog\u00eda en el futuro.<\/p>\n
\"La idea es, \u00bfpor qu\u00e9 no preservamos el registro maestro de la vida para siempre?\" Banal dice. \u201cDentro de diez o veinte a\u00f1os, cuando la tecnolog\u00eda haya avanzado mucho m\u00e1s de lo que podr\u00edamos imaginar hoy, podremos aprender m\u00e1s y m\u00e1s cosas. Todav\u00eda estamos en la infancia en la comprensi\u00f3n del genoma y c\u00f3mo se relaciona con la enfermedad\u201d.<\/p>\n
La investigaci\u00f3n fue financiada por la Fundaci\u00f3n Nacional de Ciencias.<\/p>\n<\/p><\/div>\n
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