Una computadora hecha con perlas recubiertas de ADN podría detectar virus en la saliva

rap«>Dispositivo hecho de microesferas de vidrio podría ofrecer 100 veces más poder de procesamiento que otras computadoras de ADN

Por Carissa Wong

Un tipo de computadora de ADN que muestre los resultados mediante el movimiento de pequeñas canicas podría aumentar enormemente el poder de procesamiento paralelo de estas máquinas.

Las computadoras de ADN ocupan menos espacio que las basadas en silicio y pueden operar en ambientes húmedos. Podrían usarse para aplicaciones como la detección de contaminación en el agua potable o el control de los niveles de azúcar en el cuerpo.

Los diseños anteriores usaban etiquetas fluorescentes para mostrar los resultados y solo podían producir docenas de resultados simultáneamente. También necesitan microscopios complejos para leer estos resultados.

«Cien veces es una estimación conservadora de cuánto procesamiento paralelo adicional podemos hacer con nuestra computadora de ADN en comparación con aquellos que usan marcadores fluorescentes», dice Khalid Salaita de la Universidad de Emory en Atlanta, Georgia.

Salaita y sus colegas fabricaron las computadoras a partir de microesferas de vidrio recubiertas de ADN que ruedan o se fijan en la superficie de un chip de oro, según cómo interactúen las hebras de ADN con las moléculas adheridas a la superficie del chip. Rodar equivale a una salida de 1, mientras que detenerse equivale a una salida de 0.

Los resultados del cálculo se pueden detectar rastreando el movimiento de las cuentas usando la cámara de un teléfono inteligente con una lupa adjunta.

“Es lo salvaje. Puede convertir la información de la operación de cálculo de ADN al mundo macroscópico utilizando un teléfono inteligente estándar en solo 15 minutos”, dice Salaita.

El equipo diseñó moléculas de ADN «guía» en las perlas, que pueden unirse a las moléculas de ARN correspondientes que están unidas a la superficie del chip. Cuando esto sucede, las perlas permanecen inmóviles, pero cuando se agrega una enzima llamada RNaseH al chip, hace que las perlas rueden, rompiendo los complejos de ADN-ARN.

Luego, los investigadores agregaron un ‘complejo de bloqueo’ de ADN en la computadora, lo que permitió la presencia o ausencia de una molécula de ADN específica para controlar el movimiento de la perla. Confirmaron que la presencia de la molécula de ADN bloqueaba la perla, mientras que su ausencia permitía que la perla rodara. Este sistema se puede adaptar fácilmente para detectar cualquier ADN de interés en el medio ambiente.

Dado que hay miles de posibles microesferas de diferentes formas y tamaños, los investigadores dicen que las computadoras podrían producir miles de lecturas en paralelo. Esperan que el dispositivo pueda proporcionar una forma rápida de detectar los niveles de virus en la saliva. “Lo realmente interesante es que se podrían usar varias operaciones paralelas para determinar si tienes SARS-CoV-2, pero también si tienes influenza A y otro patógeno, por ejemplo”, dice Salaita.

Sin embargo, se necesita más trabajo para encontrar formas de reponer las moléculas de ARN en la superficie del chip, que pueden degradarse después de 24 horas y limitar la vida útil de las computadoras.

Referencia de la revista: La nanotecnología de la naturaleza DOI: 10.1038/s41565-022-01080-w