La nanotecnología del ADN -el campo de investigación que utiliza moléculas de ADN como material de construcción- se ha desarrollado rápidamente durante los últimos años y ha permitido la construcción de nanoestructuras cada vez más complejas.

Las nanoestructuras de ADN, como el origami de ADN, constituyen una excelente base para aplicaciones de administración de fármacos basadas en nanoportadores, y ya se han demostrado ejemplos de su uso en tratamientos médicos.

Aunque la estabilidad de estas nanoestructuras de ADN en condiciones fisiológicas puede mejorarse, se sabe poco sobre su digestión por parte de las endonucleasas, que, encontradas por doquier en nuestra sangre y tejidos, se encargan de destruir el ADN extraño en nuestro organismo.

Para abordar esta cuestión emergente, un equipo de investigadores de la Universidad de Aalto (Finlandia), la Universidad de Jyväskylä (Finlandia), la Ludwig-Maximilian-Universität München (Alemania) y la Universität Paderborn (Alemania) ha encontrado una forma de estudiar la digestión impulsada por endonucleasas de nanoestructuras de ADN cargadas de fármacos en tiempo real.

El trabajo se ha publicado en la revista Nucleic Acids Research.

Los experimentos anteriores de los investigadores utilizaron la microscopía de fuerza atómica de alta velocidad para demostrar que el diseño de los origamis de ADN influye en la rapidez con la que se rompen en un entorno rico en endonucleasas.

Aunque podían seguir el proceso de digestión a nivel de una sola estructura, el enfoque se limitaba a formas bidimensionales de origami de ADN depositadas en un sustrato de microscopio.

Ahora, el grupo ha supervisado la degradación del ADN y la posterior liberación del fármaco anticanceroso doxorrubicina (Dox) de las estructuras de ADN.

El fármaco se une a los pares de bases del ADN.

Observamos los perfiles de digestión y de liberación del fármaco, ya que éste se libera tras la fragmentación del ADN por las nucleasas y, sobre todo, en la fase de solución. Con este método podemos ver realmente el comportamiento colectivo de todas las nanoestructuras cuando flotan libremente en el líquido", afirma el profesor adjunto Veikko Linko, de la Universidad de Aalto, que dirigió el estudio.

Parece que la digestión se produce de forma diferente en los sustratos y en la solución, y al combinar estos dos tipos de información, podemos entender mejor cómo las nanoestructuras son digeridas por las nucleasas en el torrente sanguíneo. Además, demostramos que los perfiles de liberación del fármaco estaban estrechamente relacionados con los perfiles de digestión, y que se podía conseguir una amplia gama de dosis de fármacos simplemente cambiando la forma o la geometría de la nanoestructura de ADN", explica la estudiante de doctorado Heini Ijäs, autora principal de la investigación.

Cuando el equipo investigó con detalle la unión de la Dox a las estructuras de ADN, descubrió que la mayoría de los estudios anteriores habían sobrestimado enormemente la capacidad de carga de Dox del origami de ADN.

Los efectos anticancerígenos de las nanoestructuras de ADN equipadas con Dox se han descrito en muchas publicaciones, pero parece que estos efectos pueden haber sido causados principalmente por las moléculas de Dox libres o agregadas, y no por los motivos de ADN cargados con el fármaco. Creemos que este tipo de información es crucial para el desarrollo de sistemas de administración de fármacos seguros y más eficaces, y nos acerca un poco más a las aplicaciones biomédicas basadas en el ADN en el mundo real", afirma Ijäs.

Fuente: Aalto University