Nanotecnología de ADN
El diseño de ácidos nucléicos tiene objetivos similares a los del diseño de proteínas. En ambos, la secuencia de monómeros es diseñada para favorecer las estructuras objetivo y para desfavorecer otras estructuras que puedan llegar a formarse. El diseño de ácidos nucleicos tiene la ventaja de ser mucho más fácil a nivel computacional que el del diseño de proteínas, ya que la regla de apareamiento entre las bases es mucho más sencilla y no requiere información completa sobre la estructura para poder llevarse a cabo un diseño. Esto permite el uso de simples métodos heurísticos que generan buenos borradores de diseños. Sin embargo, las estructuras de ácidos nucleicos son menos versátiles que las de las proteínas ya que estas últimas poseen una mayor habilidad para plegarse de acuerdo a la polaridad y carga de los 20 posibles aminoácidos, mientras que los ácidos nucleicos tienen una diversidad limitada a solo 4 posibles formas de nucleótidos.
Edición de genoma
Las técnicas de edición genómica para aplicaciones clínicas se enfrentan entonces a tres desafíos principales: En las últimas décadas se han investigado y desarrollado distintas metodologías con el objetivo de superar estos desafíos, principalmente el primero: la capacidad de dirigir una nucleasa (las enzimas que cortan ácidos nucleicos) a una secuencia determinada del ADN, a elección del investigador. Esto representa, en otras palabras, la capacidad de diseñar una proteína, u otro tipo de molécula, capaz de encontrar eficientemente una aguja en un pajar. Entre ellas se encuentran las meganucleasas, las nucleasas efectoras tipo activador de transcripción ("Transcription Activator-Like Effector Nucleases" o TALENs) y las nucleasas con dominios de dedos de zinc ("Zinc Finger Nucleases" o ZFNs), actualmente testeadas en ensayos clínicos. Por supuesto, cada uno de estos métodos tiene sus limitaciones, incluyendo algunos efectos. Las técnicas de edición genómica se basan en la generación de un corte en las dos hebras de la doble hélice del ADN (corte doble cadena, o "double strand break", DSB) realizado en la región del cromosoma a editar, para luego ser reparado por la célula a través de la vía de reparación por recombinación no homóloga o unión de extremos no homólogos (NHEJ, "Non-homologous end-joining") o por recombinación homóloga (HDR, "Homology-directed repair"), utilizando como molde la región correspondiente del cromosoma homólogo o una molécula exógena de ADN provista, restricciones en cuanto a las secuencias que pueden ser reconocidas y el costo y la complejidad para desarrollar estas enzimas. Y entonces surgió CRISPR/ Cas9.