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Publicación: COMO TRANSFORMAR CELULAS VIVAS EN ORDNADORES

Autor: Roland Pease

Científicos en biología sintética crearon módulos de ADN las cuales realizan operaciones lógicas en las células vivas. Dichos módulos también llamados "Circuitos Genéticos", podrían ser utilizados para registrar momentos clave sobre el desarrollo de una célula, también podría activar un interruptor químico, o hasta modificar el destino de una célula, esto es lo que afirman los científicos investigadores. Dichos resultados fueron publicados en Nature Biotechnology.

Tratando de incorporar los principios de la ingeniería electrónica sobre una célula biológica y considerando las funciones de los genes como si fueran componentes de un circuito electrónico, de esto es de lo que se están encargando los científicos en biología sintética de Massachusetts Institute of Technology(MIT) en Cambridge, fueron capaces de diseñar un sencillo grupo de  módulos genéticos que responden a señales de una forma muy similar a un operador lógico booleanos utilizados en los ordenadores.

“Estos desarrollos permitirán un avance más rápido en la obtención de células programables con capacidad de tomar decisiones que pueden tener una gran variedad de aplicaciones”,

es lo que afirma el biólogo James Collins de la universidad MIT. El cual ya ha desarrollado un interruptor genético.

El biólogo Timothy Lu afirma que “para transformarla en una disciplina sólida de la ingeniería, necesitamos marcos de actuación que permitan programar células en modelos más escalables”,

el que ha dirigido este ultimo estudio, “Queríamos demostraros que podemos juntar un montón de elementos básicos en un modelo muy sencillo que ofrezca muchas funciones lógicas posibles”.

LOGICA CELULAR

Los módulos lógicos de Lu están basados en plásmidos, cadenas circulares de ADN que se introducen en células de Escherichia coli. Él con ayuda de sus colaboradores diseñaron 16 plásmidos (una para cada función lógica binaria). Cada variedad consta de unas secuencias promotora y terminadora de ADN, que inicia o interrumpe la transcripción genética, y un gen de respuesta que codifica una proteína verde fluorescente.

La clave del sistema está en la utilización de enzimas recombinasas, que cortan y reorganizan las secuencias de ADN promotora y terminadora activándolas o desactivándolas. En otras palabras, las enzimas recombinadas constituyen la señal que determina si el gen de respuesta se transcribe.

Una puerta electrónica “AND”, por ejemplo, lanza una señal positiva solo si la corriente se recibe en las dos entradas que posee. En el modelo genético, el gen de respuesta se transcribe sólo cuando las secuencias terminadoras del gen y la secuencia promotora son neutralizadas por dos señales, a base de enzimas recombinasas.

Christopher Voigt, biólogo sintético también del MIT, llama a estos módulos artificiales “una forma muy digital y permanente de almacenar información en el ADN. La lógica puede almacenar gran cantidad de experiencias (por ejemplo, si las células han pasado por dos ambientes diferentes y en qué orden)”.

Voigt afirma que hay otra ventaja con este sistema. “El cambio es permanente. Después de que la célula muera, la información puede ser recuperada a partir del ADN”. En realidad, los investigadores encontraron que los plásmidos modificados se heredan a través de por lo menos 90 generaciones celulares (lo que podría ser importante para los biólogos que quieran registrar los momentos clave de los ancestros de una célula).

Lu afirma que este mismo principio podría ser de utilidad en biotecnología. Utilizando formas básicas de estos interruptores personalizables, los fabricantes podrían disponer de cultivos celulares en los que los genes clave se encuentran suprimidos hasta activarse por una señal de un determinado compuesto, asegurando así la producción de un fármaco, por ejemplo, cuando el sistema está a punto. Otros interruptores podrían detener la producción, una vez se ha alcanzado un umbral determinado, comenta Lu.