A través del uso de compuertas lógicas genéticas, bioingenieros están dando los primeros pasos para la integración de ordenadores en las células vivas que puedan rastrear la actividad celular y avisar de cambios fuertes como el cáncer
Por Glenys Álvarez (Editora de http://editoraneutrina.com/Editora_Neutrina/Neutrina.html)
Santo Domingo. Imagina que tus mismas células fueran capaces de detectar cáncer y comunicártelo. Parece un tema para Ekaterina Sedia pero hoy es mucho más que ciencia ficción, así es, investigadores en la Universidad de Stanford y en MIT, ya hablan de integrar una computadora funcional en las células. ¿Una iCélula en el futuro?
El asunto, realmente fascinante, inicia en la siguiente idea: compuertas lógicas genéticas. Los científicos hacen cambios en el genoma de la célula para rastrear las actividades celulares que luego son leídas con una secuenciación de ADN. Le llaman un transcriptor, de hecho, un transcriptor es un dispositivo tipo transistor compuesto por ADN y ARN en vez de material semiconductor como silicio. Antes de su invención, el transcriptor se consideraba el componente final “necesario para construir computadoras biológicas”. Ahora, tres características desean integrar en estas células inteligentes manejadas por el transcriptor: almacenamiento, una forma de comunicación y lógica. Todo eso dentro de sus diminutas células.
¿El objetivo? Pues si de repente se registra una malformación o una división peligrosa en la célula, la persona podrá saberlo con inmediatez y actuar sobre ello. “La idea es hacer herramientas que puedan poner computadoras en cualquier célula viviente”, explicó Drew Endy, profesor de bioingeniería en Stanford y líder del equipo.
Pero, ¿por dónde vamos en todo esto? ¿Es ya posible hacerlo?
Por el momento, los biólogos pueden otorgar las células de nuevas funciones a través de la ingeniería genética que hoy ya la ven como algo “tradicional”, pero los investigadores están ahora inmersos en el campo de la biología sintética y las compuertas lógicas están en el centro de esta extraordinaria misión. El futuro de la salud aparece cada vez más presuntuoso.
Veamos de qué se tratan estas compuertas que podrían comunicarnos con nuestras células. Ya la ciencia ha demostrado con éxito la capacidad de almacenar y transmitir datos utilizando componentes biológicos hechos de proteínas y ADN. Y lo habían conseguido con dos compuertas lógicas terminales, sin embargo, son necesarias múltiples y eso había dificultado el empleo de las compuertas. Precisamente, es aquí donde entran este nuevo transcriptor que funciona regulando el flujo de ARN polimerasa a través de una cadena de ADN, utilizando combinaciones especiales de enzimas para controlar el movimiento.
“La elección de las enzimas es importante. Hemos tenido cuidado para seleccionar enzimas que funcionan en bacterias, hongos, plantas y animales, de modo que los bioordenadores pueden ser diseñados dentro de una variedad de organismos. El transcriptor desencadena la producción de enzimas que causan alteraciones en el genoma de la célula. Cuando la producción de esas enzimas es emitida por una señal, que generalmente es una proteína de interés, por ejemplo, estas enzimas eliminarán o alterarán un determinado tramo de ADN en el genoma. Es posible codificar el transcriptor para responder a una o a múltiples señales. La señal puede ser amplificada por un cambio en el ADN de la célula”, explica Endy.
Existen muchos tipo de compuertas, AND, OR, NOR, NAND, XOR y XNOR, que implementan la conjunción lógica y este transcriptor puede replicar cualquiera de ellas (que se manejan de acuerdo a lógicas en distintas tablas). Endy dice que estas puertas se podrían combinar en circuitos más complejos haciendo que la salida de uno sea la entrada del siguiente.
No obstante, nos encontramos en el umbral de las compuertas lógicas genéticas; y estas nuevas herramientas son sumamente lentas. De hecho, puede tomar varias horas para que una célula responda y cambie su actividad. Timothy Lu, quien lidera el Grupo de Biología Sintética del MIT, está trabajando en herramientas similares en la lógica celular y asegura que aunque se han hecho sistemas lógicos más rápidos con otros tipos de biomoléculas, estos carecen memoria y la amplificación de la señal.
“No se puede enviar un chip de silicio al interior de las células del cuerpo, así que tienes que construir circuitos de ADN y proteínas”, expresó Lu. “El objetivo no es sustituir a los ordenadores, sino abrir aplicaciones biológicas que la computación convencional simplemente no puede hacer. Los circuitos celulares futuros utilizarán una combinación de diferentes tipos de compuertas”.
