Micro computadoras genéticas recorrerán nuestro cuerpo

Créditos de las imagenes: CCO.

Los científicos esperan que algún día en un futuro lejano, micro computadoras genéticas dotadas de conocimientos médicos recorrerán nuestro cuerpo, detectando enfermedades en etapas tempranas y tratándolas en el acto mediante la liberación de un fármaco adecuado, sin ninguna ayuda exterior.

Para hacer realidad esta visión, las computadoras deben ser lo suficientemente pequeñas para caber en las células del cuerpo.

Además, deben ser capaces de «hablar» con varios sistemas celulares. Estos desafíos pueden abordarse mejor mediante la creación de equipos basados en moléculas biológicas como el ADN o proteínas.

La idea está lejos de ser extravagante, después de todo, los organismos biológicos son capaces de recibir y procesar información, y de responder en consecuencia, de una manera que se asemeja a un ordenador.

Investigadores del Instituto Weizmann de Ciencia han hecho recientemente un paso importante en esta dirección: han conseguido crear un dispositivo genético que opera de manera independiente en células bacterianas. El dispositivo ha sido programado para identificar ciertos parámetros y responder de manera apropiada.

El dispositivo busca factores de transcripción, proteínas que controlan la expresión de genes en la célula. Un mal funcionamiento de estas moléculas puede interrumpir la expresión de genes. En las células cancerosas, por ejemplo, los factores de transcripción que regulan el crecimiento y la división celular, no funcionan correctamente, dando lugar al aumento de la división celular y la formación de un tumor.

El dispositivo, compuesto por una secuencia de ADN insertada en una bacteria, realiza una «toma de lista» de los factores de transcripción presentes. Si los resultados coinciden con los parámetros preprogramados, responde mediante la creación de una proteína que emite una luz verde, suministra una señal visible correspondiente a un diagnóstico «positivo».

En una investigación posterior, científicos encabezados por el Profesor Ehud Shapiro y el Doctor Tom Ran de los Departamentos de Química Biológica, y Ciencias de la Computación y Matemática Aplicada, planean reemplazar la proteína que emite luz con una que afecte el destino de la célula, por ejemplo, una proteína que pueda causar que la célula se suicide. De esta manera, los dispositivos (computadoras genéticas) hará que sólo las células diagnosticadas «positivamente» se autodestruyan.

En el presente estudio, publicado en Scientific Reports, los investigadores crearon primero un dispositivo que funcionaba como lo que se conoce en computación como una puerta NOR lógica: fue programado para detectar la presencia de dos factores de transcripción y responder emitiendo una luz verde sólo si los dos no se encuentran presentes.

Cuando los científicos insertaron el dispositivo en cuatro tipos de bacterias genéticamente modificadas (computadoras genéticas), aquellas que cuentan con los dos factores de transcripción, aquellas que no tienen ninguno, y otros dos tipos, cada uno con tan sólo uno de los factores de transcripción; sólo las bacterias apropiadas emitieron un brillo verde.

A continuación, el equipo de investigación, que también incluyó a estudiantes de posgrado Yehonatan Douek y Lilach Milo, creó dispositivos genéticos más complejos, correspondientes a más puertas lógicas.

Tras el éxito del estudio en células bacterianas, los investigadores planean probar formas de utilizar esas bacterias como un sistema eficaz, que podría ser insertado en el cuerpo humano para fines médicos (lo cual no debería ser un problema, investigaciones reciente revelan que hay 10 veces más células bacterianas en el cuerpo humano que células humanas).

Otro objetivo de la investigación es operar un sistema similar en el interior de las células humanas, que son mucho más complejas que las bacterias.