Estudian aplicar nanotubos funcionalizados para transformar células de maíz y tabaco
Los nanotubos son compuestos de carbono acoplados que, por su estructura física y configuración electrónica, sirven para producir nuevos materiales y dispositivos o para mejorar sus propiedades físicas, además de poseer múltiples aplicaciones en aparatos electrónicos de uso común, sensores y en instrumentación científica y fotónica, entre otras.
El grupo de trabajo de Dimitrova Dinkova, adscrita al Departamento de Bioquímica de la FQ, se ha enfocado en probar la capacidad de los nanotubos de carbono funcionalizados con aminas para transferir moléculas de ADN a cultivos de células in vitro de plantas de dichas especies, y permitir la expresión de información genética contenida en este ADN con alto grado de biocompatibilidad.
Los nanotubos fueron desarrollados por investigadores del Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET) de la Universidad Nacional, bajo un enfoque tecnológico de Química verde, mediante reacciones sencillas libres de ácidos y tratamientos que puedan provocar toxicidad.
Los universitarios buscan usar dichos nanotubos como acarreadores de moléculas biológicas en plantas. El objetivo es transformar las células de éstas con fines biotecnológicos, así como de investigación básica en Bioquímica y Biología molecular. “Es un método adicional a los ya existentes y tiene ventajas para ciertas plantas, como maíz, tabaco y Arabidopsis thaliana”, refirió la investigadora.
Tzvetanka Dimitrova explicó que existen distintos métodos de transformación de plantas, todos patentados y aplicados en la investigación. El más utilizado en el caso del maíz es el de bombardeo, pero tiene la desventaja de provocar daño al tejido al tratar de incorporar ADN exógeno a través del impacto con partículas, por lo que se requiere cierto periodo de recuperación y presenta una baja eficiencia de transformación.
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Los nanotubos, indicó Dimitrova Dinkova, se han utilizado para transformar células de animales, pero su uso en plantas aún está a prueba. Los investigadores del CCADET buscan perfeccionar los nanotubos de carbono para evitar posibles reacciones adversas a la célula viva, a fin de modificarlos con grupos químicos que la célula no reconozca como perjudiciales.
“A este proceso se le conoce como funcionalización y consiste en adicionar un grupo químico, como una amina, en el lugar donde el nanotubo podría establecer una reacción dañina. De esta manera, se le podría utilizar para la transformación en plantas”, señaló la universitaria.
El nanotubo funcionalizado con aminas es afín al ADN por las cargas. “La amina posee cargas positivas y como el ADN es de carga negativa, se pueden acoplar. De esta manera, el ADN iría en el nanotubo y éste entraría en la célula y sería el vehículo para transportar la información genética”, detalló.
En ciertas condiciones en el cultivo de células, los especialistas comprobaron que era posible que el material genético entrara en la célula y así confirmar la transformación, porque el gen portador del ADN se expresaba en la célula.
Con estos resultados, se abre la posibilidad de aplicación en otras investigaciones que se llevan a cabo con genes, para analizar cómo se regula su expresión y determinar en qué lugar de la célula se localiza. Incluso, destacó Tzvetanka Dimitrova, “podría contribuir en la regeneración de plantas que llevan información de un gen de interés”.
Aunque Tzvetanka Dimitrova ha centrado sus estudios en el maíz, expuso que hay otras plantas que podrían transformarse con nanotubos, tal vez incluso aquellas que son reacias a la transformación, como el frijol; para ello, cuenta con el apoyo del Laboratorio de Cultivo de Tejidos de la FQ, que provee de cultivos celulares de maíz y otras especies.
“Buscamos la aplicación de los nanotubos para introducir diferentes secuencias de ADN, no sólo con el objetivo de expresar proteínas y ver su localización en la célula, sino también para silenciar genes mediante ARN interferente”, puntualizó la investigadora.
Respecto de las pruebas de toxicidad a corto plazo, agregó que los compuestos en estudio no muestran ser dañinos, comparados con nanotubos no tratados.
La académica adelantó también que tienen contemplado, en el corto plazo, emprender estudios sobre la regeneración de plantas transformadas mediante nanotubos. “Queremos saber si a la planta le puede afectar tener la presencia de estos compuestos durante su desarrollo, porque el nanotubo es una rejilla estable de átomos de carbono y sus enlaces no se rompen fácilmente”.
Por último, la investigadora comentó que “las plantas pueden asimilar estas moléculas, si se encuentran presentes en la tierra durante la germinación y crecimiento, como ya se ha demostrado, por lo que se deben estudiar los efectos que pueden causar en las especies y a los consumidores de éstas”.