Medicina a tu medida: ADN
Actualmente, existen millones de moléculas orgánicas reportadas, pero pocas llegan a ser tan complejas y fascinantes como el ácido desoxirribonucleico (ADN). Esta molécula es la herramienta perfecta de almacenamiento de información biológica (Austin, s.f); la existencia de todos los reinos de la vida y hasta de algunos virus depende por entero de él, y en su estructura está codificada la historia de nuestra evolución.
La primera molécula de ADN fue identificada en 1869, pero su composición sería un secreto por casi 50 años más (Pray, 2008). Esta se compone de dos hebras donde un azúcar y un grupo de fosfato se alternan, sosteniendo a su vez las bases que caracterizan a esta molécula: adenina, citosina, guanina y timina.
El ADN dejó rápidamente de ser una molécula desconocida: el humano se dio a la tarea de descubrirla, base por base. En los 70s se comenzó la secuenciación de los genomas de algunos organismos con importancia experimental, y se sentaron las bases para secuenciar el genoma humano, es decir, toda la información contenida en su ADN. El Proyecto del Genoma Humano inició en 1990, y tuvo sus primeros resultados en 2001 con la publicación del 90% de dicha secuencia (Barranco, 2021).
Pronto comenzó a estudiarse el ADN de todo tipo de especies y, con el tiempo, también de células de cáncer (Danovi, 2021). Aunque se podría pensar que no tiene sentido conocer un genoma “defectuoso”, la realidad es que este trabajo arrojó pistas sobre la diversidad genética de los distintos tipos de cáncer y las debilidades de cada uno. La medicina personalizada estaba naciendo.
La percepción del ADN como un almacén de información se desvaneció y dio pie al estudio de su uso como terapia. Los fármacos comunes, en general, tienen efectos secundarios indeseables y no se restringen a un sólo órgano. Por otro lado, la tecnología actual nos permite crear secuencias específicas de ADN que, una vez en una célula afectada, se dedican sólo a reparar las partes dañadas o eliminarlas. Las enfermedades genéticas serían tratadas desde su origen y no por su sintomatología (Fischman, 2020).
Si el ADN terapéutico es tan prometedor, ¿por qué no se ha comenzado a emplearse a gran escala?
A pesar de que nosotros sabemos que este tipo de medicina es benéfica, nuestros cuerpos la reconocen como una intrusa. Dando muestra de su poder, el sistema inmune destruye las moléculas de ADN desconocido antes de que puedan llegar al sitio que las requiere, y administrarlas directamente resultó ser un reto mayor que producirlas.
No obstante, no es un reto imposible. En 2006, un grupo de investigación de la Universidad Northwestern comenzó a emplear ácidos nucleicos esféricos, o SNAs por sus siglas en inglés, para extraer ADN de cáncer de muestras de sangre.
De acuerdo con los autores del proyecto, los SNAs están compuestos de una nanopartícula que actúa como núcleo, y está diseñada para anclar múltiples hebras de ADN a su superficie, asemejando un erizo. El ADN de cáncer podría ser extraído al contacto con estas esferas porque su contraparte sintética estaba diseñada con una secuencia complementaria, a la que se unía espontáneamente (2020).
Aunque no era parte de su línea de investigación, el equipo comenzó a interesarse por su potencial medicinal. El ADN lineal no había tenido éxito en esa área, pero unido a las nanopartículas, su densidad le confería estabilidad y las células lo reconocían como una biomolécula benéfica. Así, las esferas entraban sin contratiempo a las células afectadas, listas para inactivar al causante genético de alguna enfermedad.
Esta tecnología ya ha sido probada en animales y humanos, demostrando que es posible hacer que las SNAs lleguen a los sitios de interés y desactiven genes característicos de algunos tipos de cáncer. Además, se ha planteado su uso como “vacunas”, entrenando al sistema inmune para neutralizar células defectuosas (Mirkin, et al., 2020).
No se puede dejar de lado la posibilidad de efectos secundarios imprevistos de las SNAs, ni menospreciar su habilidad de pasar desapercibidas en nuestro cuerpo. Sin embargo, cada avance en la investigación de estas poderosas esferas es prometedor, y plantea un área completamente nueva en el desarrollo de fármacos. Fármacos que podrían revolucionar el concepto actual de la medicina.
Referencias:
[1] Austin, C. P. (s.f.). Deoxyribonucleic Acid (DNA). National Human Genome Research Institute. https://www.genome.gov/genetics-glossary/Deoxyribonucleic-Acid
[2] Barranco, C. (2021, 10 de febrero). The Human Genome Project. Nature portfolio. https://www.nature.com/articles/d42859-020-00101-9
[3] Britannica, T. Editors of Encyclopaedia (s.f.). DNA. Encyclopedia Britannica. https://www.britannica.com/science/DNA
[4] Danovi, S. (2021, 10 de febrero). A sequencing revolution in cancer. Nature portfolio. https://www.nature.com/articles/d42859-020-00106-4
[5] Fischman, J. (2020, 1 de enero). The DNA drug revolution. Scientific American. https://www.scientificamerican.com/article/the-dna-drug-revolution/
[6] Mirkin, C. A., Laramy, C., Skakuj, K. (2020, 1 de enero). The power of spheres. Scientific American. https://www.scientificamerican.com/article/the-power-of-spheres/
[7] National Institute of General Medical Sciences (NIGMS) (2017). Studying genes. https://www.nigms.nih.gov/education/Documents/Studying_genes_final.pdf
[8] Pray, L. (2008) Discovery of DNA structure and function: Watson and Crick. Nature Education 1(1):100
Acerca de las Autoras:
Angélica Sierra Romero: Es estudiante de la licenciatura en Nanotecnología e Ingeniería Molecular por la Universidad de las Américas Puebla y de la licenciatura en Física Aplicada por la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Actualmente, es parte del Comité Editorial de la revista de divulgación Con-Ciencia Estudiantil. Desde 2018, es miembro activo del grupo de divulgación Sociedad Científica Juvenil sede Puebla.
Verónica Ofelia Torres Guerrero: Ingeniero en Nanotecnología por la Universidad Tecnológica de Querétaro. Cuenta con una carrera enfocada al área científica y otra en el área de la Atención Médica Prehospitalaria. En 2013 se graduó como Técnico en Urgencias Médicas Nivel Básico por la Escuela Nacional de Técnicos en Urgencias Médicas de la Cruz Roja, plantel 068, Santiago de Querétaro. De 2014 a 2019 fue voluntario activo en la Cruz Roja Mexicana delegación Querétaro. Actualmente pertenece al área de emergencias de la Coordinación Municipal de Protección Civil El Marqués.
Por parte de la Universidad Tecnológica de Querétaro obtuvo el título de Ingeniero en Nanotecnología y Técnico Superior Universitario en Nanotecnología Área Materiales.
En la tesis de TSU trabajó con Síntesis y Bioconjugación de Nanopartículas Magnéticas Dopadas con Tierras Raras para Tratamiento en Cáncer de Pulmón en el Centro de Investigaciones en Óptica, A.C. ubicado en León, Guanajuato y para obtener el título Ingeniero se vinculó al proyecto de Conacyt Fronteras de la Ciencia llamando De Nano a Macroescala: Nuevas Estrategias de Autoensamblaje para la Síntesis de Superestructuras Jerárquicas Tridimensionales la cual se llevó a cabo en el Centro de Investigación en Materiales Avanzados, Unidad Monterrey.
Ha publicado 2 artículos, participado en 10 congresos, 5 con poster, 1 con presentación oral, asistió a 4 escuelas de verano científico, además ha tomado 12 cursos referentes al área científica y ha concursado 4 veces de las cuales ganó 3 en 1er lugar.
En 2016 fue vicepresidenta fundadora del Capítulo Estudiantil UTEQ-SMM afiliado a la Sociedad Mexicana de Materiales. En 2017 tomó el cargo de presidenta de dicho Capítulo, logrando el vínculo estudiantil, centros de Investigación e industria hasta 2019. También ha organizado 2 Simposios de Materiales y Nanotecnología.
Actualmente forma parte del Capítulo Estudiantil del Instituto de Investigación en Materiales UNAM afiliado a la Sociedad Mexicana de Materiales y a la Materials Research Society. Recientemente se incorporó a la Sociedad Estudiantil de Nanotecnología de la UNAM, a la Mesa Directiva de Nanotecnología e Ingeniería Molecular de la Universidad de las Américas Puebla (UDLAP) y pertenece al área de Community Manager de Ateneo de la Juventud Queretana.
Por: Angélica Sierra Romero: Es estudiante de la licenciatura en Nanotecnología e Ingeniería Molecular por la Universidad de las Américas Puebla y de la licenciatura en Física Aplicada por la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla.
Verónica Ofelia Torres Guerrero: Cuenta con una carrera enfocada al área científica y otra en el área de la Atención Médica Prehospitalaria.
