Los científicos han dado un paso más hacia la creación de sofisticadas células artificiales al diseñar un chip de silicio capaz de producir proteínas a base de ADN, la función más básica de la vida.
Aunque el sistema es relativamente sencillo, sugiere un camino para imitar la vida usando componentes manufacturados, según el científico de materiales del Instituto de Ciencias Weizmann (Israel) Roy Bar-Ziv, que dirige el trabajo.
Las células crean proteínas constantemente en función de las instrucciones codificadas en secuencias de ADN. La cantidad de proteína producida la controla otros genes, con frecuencia en complicados bucles de retroalimentación. Bar-Ziv define su célula en un chip como "un nuevo sistema que permite examinar cómo se encienden y apagan los genes fuera de la célula viva".
Los chips se han creado gracias a una técnica desarrollada por el laboratorio de Bar-Ziv hace unos años para anclar ADN al silicio, y que se empieza cubriendo la superficie con un químico que se activa mediante la luz. Estos patrones de luz crean puntos donde el ADN se liga al silicio y se agrupa formando clústers parecidos a un cepillo de dientes. Cada cepillo de ADN se encierra en un pequeño compartimento redondo. Estos compartimentos se unen por un capilar estrecho, de unos 20 micrómetros de grosor, a un canal mayor, que porta un flujo de extractos líquidos de células bacterianas, todos los ingredientes necesarios para sintetizar proteínas partiendo de los cepillos de ADN.
El sistema, descrito en un artículo aparecido en la revista Science en agosto y escrito por Bar-Ziv junto a sus alumnos Eyal Karzbrun y Alexandra Tayar, y Vincent Noireaux de la Universidad de Minnesota (EEUU), permite a los investigadores crear una red sencilla de genes que interactúan.
Los científicos ya pueden sintetizar proteínas fácilmente a través de ADN en una probeta, pero esas reacciones acaban agotándose cuando se acumulan las proteínas y la síntesis se ralentiza. Esto hace que resulte difícil producir circuitos genéticos funcionales -redes de genes y proteínas que interactúan- fuera de las células. Bar-Ziv explica que su chip supera ese problema al desechar los productos residuales. Además, si se cambia la longitud de los canales que conducen a cada compartimento de ADN se puede controlar la velocidad de difusión de las proteínas fabricadas en ellos a otras zonas del chip, influyendo en otras reacciones. "Si quieres reconstituir la naturaleza dinámica de los genes que suben y bajan, tienes que tener un mecanismo que degrade lo que produces", afirma Bar-Ziv.
Otros biólogos sintéticos, así denominados porque buscan crear circuitos genéticos nuevos diseñados a medida, también han empezado a instalar sus programas de ADN fuera de seres vivos, en sitios como hojas de papel, con la idea de crear nuevos tipos de pruebas diagnósticas (ver "Una tira de papel diagnostica el ébola por menos de un euro").
De forma parecida, el chip de Bar-Ziv podría dar lugar a aplicaciones para análisis, para sensores medioambientales y el cribado de medicamentos, con el añadido de que podría mantener las reacciones en marcha durante más tiempo. Los científicos afirman que los chips se podrían usar para probar nuevas construcciones genéticas antes de meterlas en células de verdad, como bacterias. "Si pudiera hacer prototipos rápidos de estos diseños fuera de las células y después escoger sólo los mejores para meterlos dentro de las células, aceleraría el proceso", afirma el biólogo sintético del Instituto de Tecnología de Massachusetts Timothy Lu.
Bar-Ziv explica que el próximo paso es crear patrones más complejos y redes más grandes. Espera acabar controlando cientos de genes distintos en miles de células artificiales al mismo tiempo, permitiendo que se comuniquen e influyan entre ellas, de una forma parecida a cómo lo harían en un organismo vivo. Admite que para eso aún falta mucho. "El paso de un transistor a miles de millones no se logró en un solo día", afirma.