Cientificos hackearon una celula y la reprogramaron en un ordenador

Las células son básicamente pequeños ordenadores: Envían y reciben información, en consecuencia, si comes un frapuccino por ejemplo, en tu cuerpo se realiza un track con los picos de azúcar en la sangre, las células pancreativas reciben el mensaje, y envían uno de salida con el nivel de insulina.

Pero la computación celular es algo más que una metáfora conveniente. En el último par de décadas, los biólogos han estado trabajando para piratear el algoritmo de las células en un esfuerzo por controlar sus procesos. Ellos han puesto patas arriba el papel de la naturaleza como ingeniero de software de la vida, la edición de forma incremental-Su algoritmo de generaciones de ADN en off de una célula. En un artículo publicado hoy en la revista Nature Biotechnology , los investigadores programan las células humanas a obedecer  a 109 conjuntos diferentes de instrucciones lógicas. Con un mayor desarrollo, esto podría dar lugar a células capaces de responder a las instrucciones específicas o señales ambientales con el fin de luchar contra la enfermedad o la fabricación de productos químicos importantes.

Sus células ejecutan estas instrucciones mediante el uso de proteínas llamadas recombinaciones de ADN, que cortan, remodelan, o segmentos los fusibles de ADN. Estas proteínas reconocen y se dirigen a posiciones específicas en una cadena de ADN, y los investigadores encontraron la manera de desencadenar su actividad. Dependiendo de si la recombinacion se desencadena, la célula puede o puede no producir la proteína codificada en el segmento de ADN.

Una célula se podría programar, por ejemplo, con una llamada puerta no lógica. Esta es una de las operaciones lógicas simples: no hacemos algo cada vez que se presiona el gatillo. Los autores de este estudio utilizaron esta función para crear células que se encienden con el comando. El biólogo Wilson Wong de la Universidad de Boston, quien dirigió la investigación, se refiere a estas células modificadas como “circuitos genéticos”.

Así es como trabaja: Cada vez que la célula hizo contener una proteína específica de ADN recombinado, no fue capaz de producir una proteína azul fluorescente que hace que se ilumine. Pero cuando la célula no contiene la enzima, su instrucción fue “DO”, y se ilumina. La célula también podría seguir instrucciones mucho más complicadas, como la iluminación bajo condiciones de  series más largas.

Wong dice que usted podría utilizar estas células que se iluminaron para diagnosticar enfermedades, mediante la activación de ellas con las proteínas asociadas con una enfermedad en particular. Si las células se iluminan después de mezclarlos con una muestra de sangre de un paciente, significa que el paciente tiene la enfermedad. Esto sería mucho más barato que los métodos actuales que requieren costosas maquinarias para analizar la muestra de sangre.

Ahora, no se deje distraer por las luces brillantes del todo todavía. El verdadero punto aquí es entender y ejecutar instrucciones de las células correctamente. “Es como la electrónica de prototipos”, dice el biólogo Kate Adamala de la Universidad de Minnesota, que no participó en la investigación. Como cada fabricante sabe, el primer paso para la construcción de circuitos complejos Arduino está enseñando un LED que parpadea en el comando.

Las compañías farmacéuticas están enseñando a las células inmunes a ser mejores exploradores de cáncer utilizando una tecnología similar. Las células cancerosas tienen huellas dactilares biológicos, tales como un tipo específico de proteína. Juno Terapeutics , una empresa con sede en Seattle, ingeniaron células inmunes que pueden detectar estas proteínas y las células cancerosas específicaa. Si pones puertas lógicas en esas células inmunes, se pueden programar las células del sistema inmune para destruir las células cancerosas de una manera más sofisticada y controlada.

Células programables tienen otras aplicaciones potenciales. Muchas empresas utilizan células de levaduras genéticamente modificados para producir productos químicos útiles. Ginkgo Bioworks , una empresa con sede en Boston, utiliza estas células de levadura para producir fragancias, que se han vendido a empresas de perfumería. Esta levadura se come el azúcar al igual que la levadura de cerveza, pero en lugar de la producción de alcohol, que produzca moléculas aromáticas. La levadura aún no es perfecta: las células tienden a mutar cuando se dividen, y después de muchas divisiones, que dejan de funcionar adecuadamente. Narendra Maheshri, un científico de Ginkgo, dice que se puede programar para que la levadura se autodestruya cuando deja de funcionar correctamente, antes de que se echen a perder un lote de colonia de alto grado.

El grupo de Wong no fue el primero en hacer puertas lógicas biológicas, pero son los primeros en construir tantos con un éxito constante. De los 113 circuitos que construyeron, 109 trabajaban. “En mi experiencia personal el montaje de circuitos genéticos, tendría suerte si trabajaban el 25 por ciento de las veces”, dice Wong. Ahora que han conseguido estos circuitos genéticos básicos para trabajar, el siguiente paso es hacer que las puertas lógicas trabajen en diferentes tipos de células.

Pero no va a ser fácil. Las células son increíblemente complicadas, y el ADN no tiene interruptores “on” y “off”  como un circuito electrónico. En células de ingeniería de Wong, que “apaguen” la producción de una proteína determinada mediante la alteración del segmento de ADN que codifica sus instrucciones. No siempre funciona, porque la naturaleza podría haber codificado algunas instrucciones por duplicado. En otras palabras: Es difícil de depurar 3 mil millones de años de evolución.