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Biomedicina

Las células "interruptor" que se programan como un chip de ordenador

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Esta nueva generación de organismos podrá aplicarse en medicamentos inteligentes contra el cáncer y bacterias que respondan a las señales ambientales. Su desarrollo se inspira en los circuitos electrónicos

  • por Monique Brouillette | traducido por Mariana Díaz
  • 16 Febrero, 2018

Sentado en el laboratorio de su start-up a las afueras del campus de MIT, Alec Nielsen abre su portátil y escribe las instrucciones que harán que una célula de levadura modificada genéticamente se ilumine en color amarillo. Le indica al programa los azúcares (arabinosa y lactosa) con los que quiere alimentar a la célula y especifica que debe elaborar una proteína fluorescente que normalmente se encuentra en las medusas.

El ordenador tarda alrededor de 60 segundos en mostrar una lista de aproximadamente 11.000 letras de ADN, junto a lo que parece un diagrama electrónico.

Nielsen lidera una empresa llamada Asimov, que está tratando de automatizar el diseño de modificaciones genéticas sofisticadas. Su software, llamado CELLO, se basa en lo que se utiliza para planificar circuitos electrónicos y chips de ordenadores con miles de millones de transistores. 

UNFoto: Un "diagrama electrónico" muestra cómo un camino molecular debería actuar en un microorganismo.​

Generalmente, la investigación en biología es experimental. No se puede saber lo que funcionará hasta que se pruebe. Pero Asimov cree que puede eliminar, en parte, las conjeturas que se utilizan para crear organismos modificados genéticamente. "Hace un par de años decidimos abordar este problema tan complejo y hacerlo igual de simple que programar un ordenador", dice el profesor de MIT y cofundador de la empresa Christopher Voigt. "Comenzamos a darle vueltas a cómo podríamos llevar las herramientas del diseño de circuitos electrónicos al diseño de circuitos genéticos", añade.

Fabricar proteínas, biocombustibles o productos químicos dentro de las células no es algo nuevo: de ahí proviene la insulina, el alcohol y las enzimas del detergente para la ropa. Pero conseguir que un microbio haga lo que el científico quiera cuando él quiera (sin morir en el intento), no es fácil.

Ahora, los científicos están diseñando una nueva generación de organismos que hacen algo más que bombear continuamente productos genéticos como si fueran cadenas de producción. Quieren que sean capaces de detectar y responder a las señales ambientales, encenderse en determinados momentos y convertirse en medicamentos inteligentes contra el cáncer que solo sean mortales dentro de un tumor.

Ya hay productos con este tipo de "interruptores" en desarrollo. Una compañía llamada Synlogic está probando unas bacterias que tienen un circuito de genes y que los testadores ingieren como parte del ensayo clínico. Las grandes compañías farmacéuticas han comenzado a adquirir start-ups para nutrirse de sus ideas para diseñar nuevas células contra el cáncer.

Alec Nielsen (a la izquierda) y Raja Srinivas están entre los fundadores de una startup que intenta acelerar la ingeniería de microorganismos.Foto: Alec Nielsen (a la izquierda) y Raja Srinivas son dos de los fundadores de una start-up que intenta acelerar la ingeniería de microorganismos.

El laboratorio de Voigt ha pasado la última década desarrollando interruptores genéticos que realizan tareas lógicas básicas, como esperar dos señales biológicas antes de encenderse.

En 2016, Nielsen y él junto a otros investigadores probaron el software CELLO, que aceleró tanto el diseño genético que pudieron construir 52 circuitos de ese tipo en cerca de una semana. Más de dos tercios funcionaron. "Así se concentran años de trabajo en unas pocas semanas", indica Voigt. "Pasamos mucho tiempo averiguando por qué los elementos básicos fallan, cómo podíamos solucionarlo y cómo aislar el sistema para que funcionen en todas las combinaciones diferentes".

Asimov recaudó fondos de la firma de capital de riesgo de Silicon Valley Andreessen Horowitz, con un capital de 450 millones de dólares (cerca de 364 millones de euros) que están invirtiendo en compañías de biotecnología que incorporan conceptos de software o de ingeniería informática. El plan de Asimov es diseñar circuitos para los clientes y entregarles las construcciones de ADN que necesiten.

Nielsen piensa que hay muy pocos límites para el diseño biológico si se consiguiera hacer más predecible. "Creemos que los circuitos genéticos comenzarán a aparecer en todos los productos que utilizamos en nuestra vida diaria, desde alimentos hasta ropa y medicamentos", afirma.

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