Creación de ámbar sintético para almacenar ADN: avance del MIT.

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El fascinante mundo del ADN y el polímero similar al ámbar

En la novela "Parque Jurásico" de Michael Crichton y su posterior exitosa adaptación cinematográfica en forma de saga, el concepto de extraer ADN de dinosaurio de un mosquito prehistórico atrapado en ámbar cautivó la imaginación de millones de personas. Y es que el ámbar, resina de árbol fosilizada, tiene la interesante capacidad de preservar organismos antiguos y materiales biológicos con exquisito detalle durante millones de años. Se forma a partir de la resina de árboles centenarios que rezumaban y goteaban, capturando insectos, material vegetal y otros organismos pequeños que han generado depósitos que podemos hallar en el mundo entero, como la República Dominicana o Myanmar, donde se han encontrado interesantes piezas pertenecientes al período Cretácico medio.

Basándose en la idea de Jurassic Park, un equipo de científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha creado un polímero similar al ámbar que podría almacenar cualquier cosa, desde genomas enteros hasta archivos de fotografías y música.

Investigadores del MIT

Aunque en este caso los investigadores no buscaban el mismo fin que en la ficción, sí que creen que este polímero vidrioso se podría utilizar para almacenar secuencias de ADN que codifican datos y cuya información se puede extraer fácilmente del polímero sin dañarlo. Es una innovación muy interesante, ya que la mayoría de los métodos actuales para almacenar ADN requieren temperaturas bajo cero; esto implica que consumen una gran cantidad de energía y no son viables en muchas partes del mundo. Al contrario que estas técnicas de las que se disponen hasta ahora, el nuevo polímero de color ámbar puede almacenar ADN a temperatura ambiente y al mismo tiempo proteger las moléculas del daño causado por el calor o el agua.

El ADN se está convirtiendo rápidamente en el método de almacenamiento del futuro porque es increíblemente estable, altamente escalable y también muy denso, tiene una durabilidad muy sustancial. Por ejemplo, un solo gramo de ADN puede contener hasta 215 petabytes (215 millones de GB) de datos, lo que significa que básicamente se podría almacenar todo Internet en una caja de zapatos. La única salvedad es que en vez de almacenar datos genéticos de seres vivos, se puede "programar" para almacenar datos e información más prácticos para la ciencia, como un genoma completo, por ejemplo.

Los cuatro nucleótidos (A, T, G y C) que componen el código genético se pueden utilizar para codificar la misma información en el ADN. Por ejemplo, 0 puede estar representado por G y C y 1 por A y T. Así, de la misma manera que el sistema binario puede codificar información en una serie de 0 y 1, el ADN puede almacenar información utilizando las bases químicas adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T) que forman nuestro ADN.

El material se llama termoestable (está hecho a partir de estireno y un reticular que protege el ADN de la humedad), lo que significa que está hecho de polímeros que se convierten en un sólido vítreo cuando se calientan, pero que también pueden degradarse cuando se exponen a ciertos químicos. La sustancia resultante está diseñada para convertir el ADN en complejos esféricos en el centro con una capa repelente al agua en el exterior. Luego, a la hora de querer leer los datos, el material se expone a una molécula llamada cisteamina, que rompe los enlaces que mantienen unido el termoestable. Al estar en pequeños trocitos, se le añade un ingrediente (SDS) para separar el ADN sin dañarlo.


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"Congelar el ADN es la forma número uno de preservarlo, pero es muy costoso y no es escalable", explicó James Banal, coautor principal del estudio que recoge la revista Journal of the American Chemical Society. "Creo que nuestro nuevo método de preservación será una tecnología que puede impulsar el futuro del almacenamiento de información digital en el ADN".

En las pruebas de laboratorio, los científicos demostraron que podían encapsular ADN de diferentes longitudes, desde decenas de nucleótidos hasta el genoma humano completo (más de 50.000 pares de bases). El material protegía el ADN de temperaturas de hasta 75 ºC y tras recuperar el ADN confirmaron que no había errores; no se había producido ninguna pérdida a la hora de la recuperación, una característica crucial para cualquier sistema de almacenamiento de datos digitales. Con este método, los investigadores del MIT afirman que pudieron almacenar ADN que codifica la Proclamación de Emancipación del presidente Abraham Lincoln, el logotipo del MIT y la banda sonora original de Jurassic Park.

Como curiosidad, y en honor a la inspiración de Parque Jurásico, los científicos han decidido bautizar su método de conservación de ADN como polímero T-REX, abreviatura de Xeropreservación reforzada con RE termoestable.

Referencia: "Reversible Nucleic Acid Storage in Deconstructable Glassy Polymer Networks" by Elisabeth Prince, Ho Fung Cheng, James L. Banal and Jeremiah A. Johnson, 12 June 2024, Journal of the American Chemical Society. DOI: 10.1021/jacs.4c01925

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