C¨¦lulas que calculan

Una red de c¨¦lulas modificadas que puede hacer c¨¢lculos complejos representa una nueva v¨ªa hacia los ordenadores biol¨®gicos que proponen cient¨ªficos espa?oles, en lo que representa un avance importante en el campo de la biolog¨ªa sint¨¦tica. Los investigadores, en su mayor parte de la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona, han dise?ado y construido redes de computaci¨®n biol¨®gica distribuida con levaduras (organismos unicelulares) modificadas gen¨¦ticamente que se pueden combinar de muchas maneras distintas, en las que las conexiones son mol¨¦culas. Cada red b¨¢sica define una funci¨®n l¨®gica y la combinaci¨®n de las c¨¦lulas y de sus conexiones permite construir dispositivos sint¨¦ticos cada vez m¨¢s complejos. Los resultados del trabajo, liderado por Ricard Sol¨¦ y Francesc Posas, se publican en la revista Nature.

Las c¨¦lulas pueden recibir se?ales de otras y de fuentes externas, o solamente de fuentes externas y tambi¨¦n pueden producir mol¨¦culas.

El primer circuito que dise?aron fue una puerta l¨®gica AND con dos tipos de c¨¦lulas que responden a dos est¨ªmulos (el cloruro de sodio y el estradiol) y una feromona como conexi¨®n. La presencia del cloruro de sodio estimula una c¨¦lula para que produzca la feromona, que es recibida por la segunda c¨¦lula. Adem¨¢s, esta es sensible al estradiol y cuando recibe los dos est¨ªmulos y solo entonces, da lugar al producto final deseado, que puede ser una prote¨ªna fluorescente. De forma similar implementaron una puerta OR y posteriormente las otras funciones booleanas, reutilizando los componentes de las anteriores.

Hasta ahora la biolog¨ªa sint¨¦tica hab¨ªa intentado dise?ar ordenadores vivos a partir de los conceptos b¨¢sicos de la electr¨®nica, recuerdan los investigadores. Esta aproximaci¨®n ten¨ªa el problema de c¨®mo conectar las diferentes partes de los circuitos. En electr¨®nica esta conexi¨®n se consigue mediante un cable que transmite la electricidad entre elementos separados en el espacio, cosa que no se puede reproducir en un sistema vivo, por lo que hab¨ªa fracasado hasta ahora como principio de dise?o y no se hab¨ªa alcanzado uno de los objetivos de la biolog¨ªa sint¨¦tica: la combinaci¨®n de diferentes partes para conseguir objetivos complejos.

En el actual trabajo se ha resuelto el problema con una nueva teor¨ªa que permite construir circuitos avanzados utilizando c¨¦lulas vivas como unidades b¨¢sicas y muy pocas conexiones. Es un sistema, se?alan los investigadores, que permite crear muchos circuitos diferentes con un m¨ªnimo de c¨¦lulas existentes. Adem¨¢s, una vez un circuito est¨¢ establecido, es susceptible de ser reprogramado a?adiendo ¨²nicamente un determinado compuesto en el medio de cultivo. La capacidad de respuesta de estos sistemas se podr¨ªa aplicar a la detecci¨®n de mol¨¦culas y su posterior degradaci¨®n, a la interacci¨®n con determinadas c¨¦lulas diana y su control y al dise?o de poblaciones celulares con capacidad de comportarse como tejidos artificiales.