Probablemente solo haya una cosa que las computadoras de ADN puedan hacer bien. Afortunadamente, es algo importante.
Esa cosa está matando el cáncer.
Hablemos de cómo funciona una computadora de ADN (que técnicamente es una serie de reacciones de ADN). Las cadenas simples de ADN se unen entre sí solo si son complementarias. Eso significa que partes de una molécula de ADN inteligentemente diseñada pueden abrirse, cerrarse o incluso barajarse, si introducimos otras cadenas simples diseñadas inteligentemente. Hay algunos problemas fundamentales con esto:
- ¿Hay una cadena específica de ADN para el color de los ojos? ¿Entonces qué?
- Si tuviéramos una computadora que pudiera emparejar a dos personas (románticamente), según sus genes (MHC), ¿la usarías?
- Si todos somos simplemente manifestaciones de un modelo de ADN, dada la posibilidad de mutación genética, ¿no hay una probabilidad distinta de cero de reencarnar?
- ¿Cuáles son los orgánulos celulares que contienen su propio ADN y ribosomas?
- ¿Por qué la replicación continua no puede ocurrir en ambas cadenas de ADN?
- Suministro de entrada . En una computadora eléctrica podemos “ingresar” ajustando el voltaje a través de dos terminales de un chip. Hay miles de millones de formas en que podemos hacer eso. Cualquier entrada a una computadora de ADN, por otro lado, implica un ADN de cadena sencilla escrito con precisión para mostrar: todas las demás manipulaciones son secundarias.
- Salida amplificadora . La salida de una computadora eléctrica es nuevamente un voltaje a través de terminales, y es fácil amplificar eso. La “salida” de una computadora de ADN es que ciertos complejos aparecen en una muestra. Puede saberlo mediante algunas pruebas químicas (principalmente electroforesis en gel, medición de fluorescencia de extinción de colorantes, dicroísmo circular), todas las cuales dan resultados análogos desordenados y muchas de las cuales son irreversibles. Eso sería como tener una computadora en la que escribes un cálculo y obtienes la respuesta a través de la pila de cenizas que obtienes cuando estalla en llamas.
- Bajas concentraciones . El ADN es una molécula cargada, y si pones demasiada molécula cargada en un solo volumen, las cosas comienzan a agruparse o repeler o disolver o, en general, hacer un desastre . Entonces, no solo su muestra de ADN siempre estará diluida (lo que empeora el problema 2), sino que:
- Baja velocidad La velocidad de las reacciones químicas es proporcional a la concentración combinada de todos los reactivos. Una computadora de ADN solo puede funcionar si todas las cadenas están presentes en bajas concentraciones, lo que significa que debe ser muy lenta. Para poner esto en perspectiva, nuestro laboratorio trabaja en nanowalkers de ADN, y sus velocidades son tan lentas que estaríamos felices si nuestros caminantes movieran unos pocos nanómetros en un segundo, o alrededor de 5 milímetros en un mes entero.
Debido a todo esto, la computación de ADN siempre será un juguete barato en todos los contextos menos uno: el tratamiento del cáncer. Hay grupos trabajando en maravillosos pequeños contenedores de ADN que se ven así:
Hasta ahora, los investigadores han logrado dos objetivos clave: construir una puerta XOR (que se abre cuando la primera o la segunda entrada está presente, pero no ambas), y mantener concentraciones viables dentro de un ser vivo durante un período prolongado de tiempo. La idea es que las células cancerosas tienen mutaciones que, cuando se transcriben, dan “lecturas” de ARN bastante diferentes de las células normales. Los nanobots de ADN que se abren en respuesta a esas señales podrían destruir selectivamente las células cancerosas.
Los nanobots de ADN que matan el cáncer superan todas las limitaciones de la computación de ADN mencionadas anteriormente:
- La entrada es hecha por las células cancerosas en cuestión, no se necesita suministro;
- No es necesario amplificar la salida, ya que la liberación de un agente anticancerígeno en la célula cancerosa es el resultado deseado;
- Las bajas concentraciones no son un problema, porque solo necesita una carga útil muy pequeña de medicamentos contra el cáncer si de todos modos se dirige directamente a las células cancerosas, y
- La baja velocidad no es un problema para un tratamiento terapéutico diseñado para surtir efecto durante días, semanas o meses.
Con el cáncer en su haber, la computación de ADN no debería avergonzarse de no poder realizar casi cualquier otra cosa de manera efectiva. 😛
