Inspirándose en Jurassic Park, los investigadores del MIT han creado un polímero vidrioso parecido al ámbar para almacenar ADN a temperatura ambiente. Esto marca un avance significativo en la tecnología de almacenamiento de ADN porque esta técnica es más barata y segura que otros métodos. Tampoco estamos hablando sólo de genomas: el ADN se puede utilizar para almacenar libros, películas o incluso la suma de todo el conocimiento humano, lo que lo convierte en un medio fantástico para archivar.
Almacenamiento de ADN con temática de Jurassic Park
Los científicos del MIT demostraron su trabajo codificando el tema musical de Jurassic Park y un genoma humano completo en el polímero. Extrajeron fácilmente el ADN sin ningún daño.
En la película Jurassic Park, hay una escena icónica en la que el Dr. John Hammond y su equipo revelan un trozo de ámbar que contiene un mosquito perfectamente conservado. Este mosquito, atrapado en resina hace millones de años, había picado una vez a un dinosaurio. Entonces contenía sangre de dinosaurio en su cuerpo. Hammond y su equipo extrajeron ADN perforando el ámbar, lo que se convirtió en la base de su proceso de clonación que devolvió la vida a los dinosaurios.
Si bien el ámbar puede preservar notablemente las estructuras físicas de organismos, como los insectos, con gran detalle durante millones de años, la preservación del ADN es un asunto mucho más complejo y delicado. El ADN se degrada con el tiempo debido a diversos factores ambientales como la radiación, los cambios de temperatura y las reacciones químicas. Los estudios han demostrado que el ADN normalmente sólo puede sobrevivir durante varios miles de años, aunque se ha encontrado ADN mucho más antiguo. Esto incluye la muestra de ADN más antigua descubierta hasta ahora: ADN de dos millones de años encerrado en sedimentos en una región llamada Peary Land en el extremo norte de Groenlandia. Y antes de esto, el ADN más antiguo jamás recuperado procedía de un diente de mamut de un millón de años.
Aunque los clones de ámbar, ADN y dinosaurio de Jurassic Park son extremadamente irreales, la escena inspiró en parte el nuevo esfuerzo en el MIT. ¿Qué pasaría si se pudiera fabricar un material similar al ámbar que proteja al ADN contra el daño ambiental, prolongando su vida útil prácticamente indefinidamente? A partir de esta pregunta clave surgió el estudio, que resultó bastante exitoso.
De Jurassic Park a las aplicaciones del mundo real
Los métodos actuales para almacenar ADN dependen de temperaturas bajo cero, que consumen una cantidad sustancial de energía y no son prácticas en muchas regiones. El nuevo polímero, sin embargo, conserva el ADN a temperatura ambiente, protegiéndolo del daño causado por el calor y la humedad.
“Congelar el ADN es la forma número uno de preservarlo, pero es muy costoso y no es escalable”, dijo James Banal, ex postdoctorado del MIT, en un comunicado de prensa. “Creo que nuestro nuevo método de preservación será una tecnología que puede impulsar el futuro del almacenamiento de información digital en el ADN”.
El ADN es estable y capaz de almacenar grandes cantidades de información. Puede codificar datos digitales utilizando los cuatro nucleótidos del código genético: A, T, G y C. En teoría, este método de almacenamiento de alta densidad podría contener todos los datos del mundo en una cantidad de ADN del tamaño de una taza.
Los esfuerzos anteriores, como almacenar ADN en partículas de sílice, requerían mucho tiempo y eran peligrosos. Para mejorar esto, los investigadores del MIT desarrollaron un polímero termoestable degradable. Este polímero, elaborado a partir de estireno y un reticulador, forma un sólido que protege el ADN. Es hidrofóbico, previene el daño por humedad y se degrada de manera controlable con enlaces específicos.
Dado que el ADN es hidrófilo (atraído por el agua) y el polímero es hidrófobo, los investigadores tuvieron que desarrollar un método para incorporar ADN al material. Identificaron una combinación de tres monómeros especiales que disuelven el ADN y facilitan su interacción con el polímero.
El equipo, dirigido por Banal y el profesor de química Jeremiah Johnson, denominó a este proceso Xeropreservación reforzada con RE termoestable (o T-REX). Este método incorpora ADN en el polímero en cuestión de horas y puede optimizarse aún más para lograr tiempos de respuesta aún más rápidos. Para recuperar el ADN, utilizaron una molécula llamada cisteamina para romper los enlaces y un detergente para liberar el ADN sin dañarlo.
Este polímero protege el ADN a temperaturas de hasta 75°C. Los investigadores encapsularon con éxito ADN de diferentes longitudes, desde secuencias cortas hasta genomas humanos completos. En particular, el ADN recuperado no mostró errores.
Los investigadores imaginan que esta tecnología cambiará el panorama del almacenamiento de información digital a largo plazo y la medicina personalizada. Al almacenar genomas para análisis futuros, esperan preservar datos biológicos críticos a medida que evoluciona la tecnología.
“La idea es, ¿por qué no preservamos el registro maestro de la vida para siempre?” Banal dice. “Dentro de diez o veinte años, cuando la tecnología haya avanzado mucho más de lo que podríamos imaginar hoy, podremos aprender más y más cosas. Todavía estamos en la infancia en la comprensión del genoma y cómo se relaciona con la enfermedad”.
Los hallazgos aparecieron en el Journal of the American Chemical Society.
Fuente: ZME Science.
