Origamis de ADN para copiar virus o nanopartículas portadoras de fármacos... El futuro de la ciencia pasa por Santiago

El Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades daba a conocer esta misma semana los galardonados con los Premios Nacionales de Investigación 2024 que en su categoría de jóvenes investigadores, otorgaba uno de los premios a la investigadora del Centro Singular de Investigación en Química Biológica e Materiales Moleculares (CiQus) de Santiago de Compostela y profesora de la USC, Beatriz Pelaz. En su caso, en galardón se le otorga en la modalidad ‘Felisa Martín Bravo’ para personal científico de hasta 40 años que ha alcanzado logros destacados en las áreas de las ciencias físicas, de los materiales y de la tierra.

El Ministerio de Ciencia reconoce con este premio “la excelencia y calidad de su trabajo con marcado reconocimiento internacional y su liderazgo e independencia científico en el ámbito de los nanomateriales avanzados con aplicaciones terapéuticas”. Destacando en su investigación el control de las propiedades fisicoquímicas de los materiales para determinar su comportamiento biológico y el desarrollo de una nueva tecnología para la modificación de la superficie de nanopartículas mediante lo uso de origamis de ADN.

Unas investigaciones que desarrollan en las instalaciones del CiQus por parte de un grupo de unos 30 investigadores, españoles en su mayoría pero también otros llegados de Rusia o México y donde nos recibe la propia co-directora del proyecto para explicarnos en qué consisten las principales líneas de su trabajo. 

nanovesículas portadoras de fármacos

Una investigación cuya principal singularidad radica en la escala minúscula de la materia con la que se trabaja, "con nanopartículas que son una milmillonésima parte del grosor de un pelo", confiesa Beatriz Pelaz, lo que provoca que el comportamiento de los materiales a esa escala "sea diferente al que vemos en la naturaleza".

De esta forma, el trabajo de investigación se centra en "generar nanopartículas, que son como nanovesículas, cogiendo la membrana de las células", con lo que esos materiales tienen "una capacidad de reconocimiento y una complejidad estructural que nosotros, como químicos de laboratorio, no tenemos las herramientas para generar". Por lo que se sirven de la naturaleza "y de los millones de años de evolución" para generar algo "que funcione bien y que podamos usar". 

Un planteamiento inicial que tiene distintos desarrollos, como las redes metalorgánicas o redes cristalinas que Beatriz define como "esponjas moleculares o nanoesponjas", que no son sino materiales muy porosos que básicamente están huecos. Y donde este equipo de investigadores puede "encapsular moléculas que sean interesantes para nosotros, como fármacos o catalizadores para provocar reacciones de catálisis".   

Y que tienen una evidente aplicación, por ejemplo, en medicina y farmacia, que se dirigen a tratamientos cada vez más personalizados y en los que estas nanoesponjas pueden llegar hasta las mismas células a tratar, o a destruir, sin tener que dañar otras. Aunque el reto está en hacerlo a escala nano, "siendo todas las moléculas iguales y con un tamaño y forma muy controlada". 

origamis de adn COMO NANOIMPRESORAS DE LOS VIRUS

Aunque es otra de las líneas de investigación que lleva a cabo este equipo del CiQus la que, como reconoce el propio Ministerio en sus premios, les permite ahora mismo estar a la vanguardia de las investigaciones en materia de nanopartículas. Se trata de los origamis de ADN, que según explica Beatriz Pelaz, "y al igual que los que hacemos con papel", en este caso utiliza como base "pliegues que realizamos en una hebra muy larga de ADN en pequeños fragmentos que denominamos grapas y que vamos añadiendo para darle al forma deseada".

Así, y utilizando herramientas de computación "podemos determinar qué bases o qué secuencias de letras necesitamos en las grapas para que la hebra larga se doble haciendo un anillo, un avión, un barco o la forma que necesitamos". 

Una técnica que se conoce desde el año 2006 y que se ha utilizado para hacer máquinas moleculares "que hasta ahora han sido pruebas de concepto y casi como un juego para los científicos", pero que este equipo de investigadores quiere llevar más allá generando una tecnología basada en utilizar estos origamis de ADN como nanoimpresoras para modificar las nanopartículas.

Y que tiene sorprendentes aplicaciones posibles como copiar las cápsides de los virus, es decir, su envoltura proteica "cuya organización de manera natural no podemos hacer en el laboratorio porque no tenemos herramientas", pero que con estas nanoimpresoras "nos permitirá decorar la superficie, copiándola y aprender así la importancia de cómo está organizada para saber de qué forma más eficiente podemos acceder a una célula o activar diferentes procesos biológicos"

A la espera de los resultados de todas estas líneas de investigación y aunque parezcan evidentes las aplicaciones que podrían tener en distintos campos como la medicina o farmacia, o en producción industrial de nuevos nanocomponentes como la tecnología que permite en la actualidad las televisiones de tecnología QLed, Beatriz Pelaz reconoce que "aunque se están haciendo esfuerzos" desde los laboratorios por mantener un mayor contacto con la industria, hay proyectos "que son más de ciencia básica y que es muy necesaria para que se desarrollen, por ejemplo, saber cómo los origamis de ADN  funcionan con nanomateriales y con medios biológicos para poder tener, quizás en 5, 10 o 20 años un impacto más allá de lo que podemos ver ahora mismo".

Un futuro no muy lejano pero que en el CiQus de Santiago está ya muy presente.