Una nueva estrategia de manipulación de ADN utiliza nanopartículas de plata especialmente diseñadas para dirigirse al material genético y procesarlo de una manera diferente a los métodos estándar basados en enzimas
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Universidad de Nagoya/24 de junio de 2026
Las nanopartículas de plata proporcionan una forma más eficiente de cortar y ensamblar el ADN , mejorando las tasas de recuperación y aumentando la eficiencia de la unión del ADN para futuras aplicaciones de ingeniería genética.
El ADN está formado por largas cadenas que contienen las instrucciones que los seres vivos necesitan para crecer y funcionar. En ingeniería genética, los investigadores cortan el ADN en puntos específicos y unen los fragmentos a otras secuencias de ADN. Esto permite mejorar los cultivos, tratar enfermedades genéticas y crear modelos animales utilizados en el descubrimiento de fármacos.
Para ensamblar fragmentos cortos de ADN, los científicos suelen recurrir a extremos cohesivos, que son secuencias cortas que sobresalen y facilitan la unión de los fragmentos de ADN. Sin embargo, la creación de estos extremos cohesivos requiere un corte de alta precisión en ubicaciones específicas, lo cual sigue siendo difícil con los métodos actuales.
Un equipo de investigación en Japón ha creado una técnica basada en nanopartículas de plata que permite cortar y reconectar el ADN en sitios específicos. Este método mejoró la eficiencia del ensamblaje del ADN entre dos y cinco veces en comparación con los métodos estándar que utilizan enzimas de restricción. Los resultados se publicaron en la revista Nucleic Acids Research .
El ensamblaje convencional de ADN de cadena larga suele utilizar enzimas de restricción para cortar el ADN y la ADN ligasa T4 para unir los fragmentos. El problema es que las enzimas de restricción solo reconocen ciertas secuencias y a menudo producen extremos cohesivos demasiado cortos, lo que reduce la eficiencia de la unión.
Sustitución de las enzimas de restricción por la escisión química del ADN
Para superar este problema, el profesor Hiroshi Abe y el profesor adjunto Masahito Inagaki de la Universidad de Nagoya , en colaboración con el profesor Natsuhisa Oka de la Universidad de Gifu, investigaron si las reacciones químicas podrían cortar el ADN en los sitios deseados en lugar de depender de las enzimas de restricción.
El equipo se centró en una reacción descrita entre 1990 y 1992, en la que los iones de plata cortaban el ADN modificado con tiol en la posición 3' en puntos específicos. Investigaron si esta reacción podía generar extremos cohesivos útiles. Si bien los iones de plata cortaban el ADN eficazmente, también se unían de forma inespecífica y provocaban precipitación. Como resultado, solo se recuperó alrededor del 14% del ADN, una cantidad demasiado pequeña para su uso práctico.
Los investigadores recurrieron entonces a las nanopartículas de plata. Razonaron que las nanopartículas podrían separarse después de la reacción mediante centrifugación, lo que podría mejorar la recuperación del ADN.
Las pruebas demostraron que la eficiencia de corte del ADN alcanzaba aproximadamente el 50 % a 70 °C (158 °F) y casi el 100 % a 95 °C (203 °F) en dos horas. Sin embargo, esas temperaturas podrían dañar el ADN de cadena larga.
Las nanopartículas de plata recubiertas con PEG mejoran la recuperación del ADN.
Para solucionar este problema, los investigadores recubrieron las nanopartículas con polietilenglicol (PEG), un polímero soluble en agua que mejora la estabilidad y la dispersión. Con el PEG, la eficiencia de escisión aumentó del 36 % al 92 % a 37 °C (98,6 °F) durante 31 horas. «Al final, optimizamos las condiciones a un nivel práctico y, a temperatura ambiente, logramos una eficiencia de escisión modificada con PEG superior al 91 % a 50 °C (122 °F) en tan solo una o dos horas», afirmó Inagaki, primer autor del estudio.
El método también eliminó los fragmentos de ADN no deseados que permanecían adheridos a la superficie de las nanopartículas. Esto permitió que los fragmentos con extremos adhesivos deseados permanecieran en solución y aumentó la tasa de recuperación final de ADN del 14 % al 98 %.
Las nanopartículas de plata también permitieron crear fragmentos de ADN con extremos cohesivos de 8 bases, difíciles de producir con enzimas de restricción convencionales. Al unir estos fragmentos con la ADN ligasa T4, la eficiencia de la unión fue aproximadamente el doble que con los métodos tradicionales. Con un extremo cohesivo de 18 bases, la eficiencia alcanzó el 44%, en comparación con el 8% de un extremo cohesivo convencional de 4 bases, lo que representa un aumento de cinco veces.
Rendimiento mejorado en el ensamblaje de ADN y en las pruebas celulares
Para comprobar si el método funcionaría en un entorno práctico, los investigadores ensamblaron un fragmento de ADN que codifica la proteína verde fluorescente (GFP) y lo introdujeron en células HeLa humanas. Se detectó con éxito la expresión de GFP, lo que demostró que el ADN se había ensamblado correctamente.
Inagaki comentó: “Creemos que esta tecnología será útil para sintetizar ADN genómico, con muchas posibles aplicaciones en áreas como el establecimiento de bibliotecas de ARNm para vacunas contra el cáncer y terapia génica, así como el desarrollo de fármacos de proteínas artificiales y cultivos genómicos”.
También explicó el siguiente paso: “Hemos demostrado que se pueden unir dos fragmentos de ADN. Ahora, necesitamos confirmar si se pueden unir varios fragmentos al mismo tiempo, un paso clave para construir ADN a escala genómica”.
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Referencia:
“Escisión de cadena específica de sitio inducida por nanopartículas de plata de oligonucleótidos modificados químicamente para el ensamblaje de ADN de cadena larga” por Masahito Inagaki, Mikiya Kase, Haruka Hiraoka, Natsuhisa Oka, Fumitaka Hashiya, Naoko Abe, Yasuaki Kimura e Hiroshi Abe, 11 de junio de 2026, Nucleic Acids Research .
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Este trabajo fue financiado por la Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón (JST) (JPMJCR18S1, JPMJCR23N1, JP25H00427, JP24H00737, JP22H02219, JP22K21346 Investigación Líder Internacional) y la Agencia de Investigación y Desarrollo Médico de Japón (AMED) [JP22gm0010008 (LEAP), JP25ak0101289, JP223fa827 (SCADA), JP243fa827032 (SCADA), JP23bm1223009, JP24ek0109697, JP25ama221315, JP25km0405209, JP25ama221230; JP23fk0210133) y la Fundación Tanaka Kikinzoku Memorial [Premio de Plata 2021 de Becas de Investigación en Metales Preciosos a MI]. La Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología financió los gastos de publicación en acceso abierto de este artículo.
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Fuente:
