Un grupo de investigadores de la Facultad de Química (FQ) de la UNAM, encabezados por Tzvetanka Dimitrova Dinkova, desarrolla un método para transformar células de maíz y tabaco mediante el uso de nanotubos de carbono funcionalizados con aminas; el objetivo es mejorar su eficiencia y disminuir el tiempo requerido para lograr la expresión de genes de interés en diferentes especies de plantas.
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 –con una patente en trámite-, 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 usarlos 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 algunas como maíz, tabaco y Arabidopsis thaliana”, refirió.
Tzvetanka Dimitrova explicó que hay distintos métodos de transformación de plantas, todos patentados y aplicados en la indagación. En el caso del maíz, el más utilizado es el de bombardeo, con la desventaja de que provoca 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.
En cambio, el procedimiento planteado por los expertos de la FQ, con tres años de estudio y en trámite de patente ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Intelectual, se puede realizar en el laboratorio, sin necesidad de contar con equipo especializado.
Los nanotubos, indicó Dimitrova Dinkova, se han empleado para transformar células de animales, pero su uso en plantas aún está a prueba. En el CCADET buscan perfeccionar los nanotubos de carbono para evitar posibles reacciones adversas a la célula viva, a fin de modificarlos con grupos químicos que esta última 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”.
El nanotubo funcionalizado con aminas es afín al ADN por las cargas. “La amina posee cargas positivas y como el ADN es de tipo 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.
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, “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 que podrían transformarse con nanotubos, 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 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.
Respecto de las pruebas de toxicidad a corto plazo, agregó que los compuestos en estudio no muestran ser dañinos, comparados con nanotubos no tratados.
Por otro lado, la académica adelantó que, en el corto plazo, tienen contemplado 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 se trata de una rejilla estable de átomos de carbono y sus enlaces no se rompen fácilmente”.
Por último, dijo que “las plantas pueden asimilar estas moléculas si se encuentran presentes en la tierra, en 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”.
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