Cientificos comunitarios logran avances en biocomputación
[Fecha: 2010-06-01]
Científicos financiados por la Unión Europea han conseguido demostrar la viabilidad de ciertos componentes para una especie de «bioordenador», allanando así el camino para nuevos adelantos en el campo de la bioingeniería. Los científicos, que pertenecen al Departamento de Química de la Universidad de Lieja (Bélgica) y al Instituto de Química de la Universidad Hebrea de Jerusalén (Israel), exponen los pormenores de su trabajo en un artículo publicado en la revista Nature Nanotechnology.
La ayuda comunitaria a esta investigación provino del proyecto MOLOC («Circuitos lógicos moleculares»), que recibió algo más de 2 millones de euros de su presupuesto total de 2,67 millones de euros del tema «Tecnologías de la información y la comunicación» (TIC) perteneciente al Séptimo Programa Marco (7PM).
En este estudio, dirigido por el profesor Itamar Willner, de la universidad israelí mencionada, se proyectó teóricamente y se demostró empíricamente que ciertos ácidos nucleicos catalíticos artificiales denominados ADNzimas y sus sustratos pueden conformar una plataforma viable para operaciones lógicas fundamentales para procesos computacionales.
Este descubrimiento podría facilitar el desarrollo de aplicaciones en nanomedicina, por ejemplo, un campo en el que la capacidad de llevar a cabo operaciones lógicas podría facilitar el análisis de una enfermedad y activar las respuesta de agentes terapéuticos.
«Los sistemas biológicos capaces de realizar operaciones computacionales podrían ser de utilidad en la bioingeniería y la nanomedicina. En circuitos biocomputacionales ya se han utilizado como componentes activos ADN [ácido desoxirribonucleico] y otras biomoléculas», señalan los autores.
«No obstante, para que los circuitos biocomputacionales sean útiles de cara a aplicaciones, habrá que desarrollar una biblioteca de elementos de computación, con el fin de demostrar el acoplamiento modular de estos elementos y también la escalabilidad de este método.»
Así, este equipo belgo-israelí creó una plataforma computacional basada en ADN que se sustenta en dos bibliotecas de ácidos nucleicos. Una de ellas consta de subunidades de ADNzimas («DNAzymes») y la otra de los sustratos de las ADNzimas.
«Demostramos que la biblioteca de ADNzimas, diseñada y sintetizada por el equipo del profesor Willner, permite crear un conjunto completo de puertas lógicas que pueden usarse para computar cualquier función con operadores booleanos», explicó Françoise Remacle, de la Universidad de Lieja, coordinadora del proyecto MOLOC.
«Asimismo, mostramos que el ensamblaje dinámico de estas puertas en circuitos puede ser dirigido por estímulos o inputs selectivos. Además, el diseño permite la amplificación de las reacciones o outputs.»
MOLOC comenzó su andadura a principios de 2008 y su finalización está prevista para el final de este año. La finalidad de esta iniciativa es diseñar circuitos lógicos cuyo elemento básico es una molécula única (o ensamblajes de átomos o moléculas) que actúa como un circuito lógico, y también demostrar su viabilidad y sus ventajas. Estos sistemas se distinguen de los que emplean una molécula como conmutador.
Además de la Universidad de Lieja y la Universidad Hebrea de Jerusalén, los socios del proyecto MOLOC son el Instituto de Investigación del Estado Sólido (IFF) del Forschungszentrum Jülich, el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, el Departamento de Química de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf, el Instituto de Óptica Aplicada de la Universidad Técnica de Darmstadt (todos ellos en Alemania) y el Instituto Kavli de Nanociencia de la Universidad Tecnológica de Delft (Países Bajos).
La ayuda comunitaria a esta investigación provino del proyecto MOLOC («Circuitos lógicos moleculares»), que recibió algo más de 2 millones de euros de su presupuesto total de 2,67 millones de euros del tema «Tecnologías de la información y la comunicación» (TIC) perteneciente al Séptimo Programa Marco (7PM).
En este estudio, dirigido por el profesor Itamar Willner, de la universidad israelí mencionada, se proyectó teóricamente y se demostró empíricamente que ciertos ácidos nucleicos catalíticos artificiales denominados ADNzimas y sus sustratos pueden conformar una plataforma viable para operaciones lógicas fundamentales para procesos computacionales.
Este descubrimiento podría facilitar el desarrollo de aplicaciones en nanomedicina, por ejemplo, un campo en el que la capacidad de llevar a cabo operaciones lógicas podría facilitar el análisis de una enfermedad y activar las respuesta de agentes terapéuticos.
«Los sistemas biológicos capaces de realizar operaciones computacionales podrían ser de utilidad en la bioingeniería y la nanomedicina. En circuitos biocomputacionales ya se han utilizado como componentes activos ADN [ácido desoxirribonucleico] y otras biomoléculas», señalan los autores.
«No obstante, para que los circuitos biocomputacionales sean útiles de cara a aplicaciones, habrá que desarrollar una biblioteca de elementos de computación, con el fin de demostrar el acoplamiento modular de estos elementos y también la escalabilidad de este método.»
Así, este equipo belgo-israelí creó una plataforma computacional basada en ADN que se sustenta en dos bibliotecas de ácidos nucleicos. Una de ellas consta de subunidades de ADNzimas («DNAzymes») y la otra de los sustratos de las ADNzimas.
«Demostramos que la biblioteca de ADNzimas, diseñada y sintetizada por el equipo del profesor Willner, permite crear un conjunto completo de puertas lógicas que pueden usarse para computar cualquier función con operadores booleanos», explicó Françoise Remacle, de la Universidad de Lieja, coordinadora del proyecto MOLOC.
«Asimismo, mostramos que el ensamblaje dinámico de estas puertas en circuitos puede ser dirigido por estímulos o inputs selectivos. Además, el diseño permite la amplificación de las reacciones o outputs.»
MOLOC comenzó su andadura a principios de 2008 y su finalización está prevista para el final de este año. La finalidad de esta iniciativa es diseñar circuitos lógicos cuyo elemento básico es una molécula única (o ensamblajes de átomos o moléculas) que actúa como un circuito lógico, y también demostrar su viabilidad y sus ventajas. Estos sistemas se distinguen de los que emplean una molécula como conmutador.
Además de la Universidad de Lieja y la Universidad Hebrea de Jerusalén, los socios del proyecto MOLOC son el Instituto de Investigación del Estado Sólido (IFF) del Forschungszentrum Jülich, el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, el Departamento de Química de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf, el Instituto de Óptica Aplicada de la Universidad Técnica de Darmstadt (todos ellos en Alemania) y el Instituto Kavli de Nanociencia de la Universidad Tecnológica de Delft (Países Bajos).
Para más información, consulte:
Universidad de Lieja:
http://www.ulg.ac.be
Nature Nanotechnology:
http://www.nature.com/nnano/index.html
Universidad de Lieja:
http://www.ulg.ac.be
Nature Nanotechnology:
http://www.nature.com/nnano/index.html
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