¿Te imaginas tener un robot en tus células? Vislumbra a esos elementos primarios de su cuerpo, cada uno con su propio dispositivo inteligente, capaz de decirle si la célula ha mutado, si la ha invadido el cáncer o si algo anda mal; los científicos ya andan haciendo algo al respecto.
Es casi un sueño hecho realidad, el epítome del descubrimiento médico: que sus mismas células fueran capaces de detectar cáncer y comunicárselo. Parece un tema para la ciencia ficción con Tom Cruise a la cabeza, pero hoy es mucho más que eso; así es, investigadores en la Universidad de Stanford y en el MIT, ya hablan de integrar una computadora funcional en las células. ¿Una iCélula en el futuro?
El asunto, realmente fascinante, comienza con 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 transcriptor, de hecho, un transcriptor es un dispositivo tipo transistor compuesto por ADN y ARN en vez de material semiconductor como silicio. Estamos hablando de trabajo en los elementos originarios de todo su cuerpo.
Pero vamos por parte, primero es preciso comprender lo que es un transcriptor y su papel en las computadoras biológicas. 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 en forma inmediata 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 darle a las células nuevas funciones a través de la ingeniería genética, algo que hoy se ve como “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, se necesitan más y eso había dificultado el empleo de ellas. Precisamente, es aquí donde entra 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 las 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.
“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 Timothy Lu del MIT. “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”.
Las herramientas son aún muy lentas
Existen muchos tipos de compuertas que implementan la conjunción lógica y este transcriptor puede replicar cualquiera de ellas. 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. 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.
Por Glenys Álvarez
Psicóloga y periodista científica
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