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INVESTIGADORES ESPAÑOLES

Diseñan dispositivos biológicos que podrían ser usados para crear nuevos fármacos

Son capaces de responder a varias señales externas abriendo la posibilidad de ser utilizados como sensores de biomoléculas. Avanzan así hacia una tecnología personalizada.

Diseñan dispositivos biológicos que podrían ser usados para crear nuevos fármacos
Diseñan dispositivos biológicos que podrían ser usados para crear nuevos fármacos

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10.03.2016 - 16:00

La creación de circuitos capaces de realizar las acciones que se desean en respuesta a una señal externa constituye uno de los mayores retos para la biología sintética. A pesar de los grandes esfuerzos invertidos en el desarrollo de estos dispositivos, los resultados obtenidos hasta ahora distan mucho del nivel de complejidad necesario para poder ser aplicados en los campos de la biomedicina o el medio ambiente.

Este nuevo sistema permite que los diferentes grupos celulares se combinen entre ellos de diversas maneras para obtener resultados diferentes
De forma general, el diseño de dispositivos celulares complejos comporta una aplicación masiva de ingeniería genética que hace que las células no puedan ser reutilizadas. Además, también existe un problema de conexión: mientras que en los circuitos electrónicos es suficiente con utilizar cables del mismo tipo para conducir las señales, en los circuitos biológicos la información se transmite a través de moléculas que deben ser de varios tipos para activar diferentes genes. Estas redes son enormemente complejas, con muchas conexiones y efectos colaterales que hacen muy difícil aplicar una ingeniería predecible.

REDUCIR LA INGENIERÍA GENÉTICA PARA PERMITIR EL RECICLAJE CELULAR

Un grupo de investigación liderado por Ricard Solé y Francesc Posas, ambos investigadores del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud (DCEXS) de la Universidad Pompeu Fabra (UPF), ha creado un nuevo sistema que requiere de modificaciones genéticas mínimas y que permite el uso de una sola molécula como herramienta de transmisión. Se trata de aplicar tres sencillos cambios a la hora de crear los circuitos biológicos. El primero es el uso de varios tipos celulares, cada uno dotado de un diseño genético propio. Así, en lugar de realizar modificaciones que menudo dan lugar a efectos inesperados en los circuitos complejos de un solo tipo de célula, se realizan ligeras modificaciones genéticas a varios grupos celulares que cooperarán para llevar a cabo la respuesta deseada. Los dos cambios restantes son la utilización de la segregación espacial y la distribución de los productos, que permiten reducir el número de conexiones necesarias.

Este tipo de sistema favorece las aplicaciones relacionadas con biosensores “inteligentes” o la creación de kits de diagnóstico
Lo mejor de este nuevo sistema es que permite que los diferentes grupos celulares se combinen entre ellos de diversas maneras para obtener resultados diferentes, como si fuesen piezas de Lego que se pueden montar de muchas formas distintas. Así, estos investigadores han creado un circuito con seis grupos celulares (cada uno responde a una señal externa en concreto) que se pueden reordenar para formar un total de 18 trillones de circuitos diferentes. Esta combinatoria abre la puerta a un gran número de funciones que se podrían diseñar.

LA COMPUTACIÓN MÁS ALLÁ DE LA ELECTRÓNICA

Las computadores biológicas son grupos de células modificadas genéticamente que actúan siguiendo en parte la lógica binaria (de ceros y unos) convencional pero con un diseño que se aleja tanto de la electrónica como de los diseños biológicos. Este tipo de sistema posee una gran flexibilidad, es fácil de rediseñar y podría permitir crear grupos de células con capacidad para tomar decisiones ante una gran variedad de estímulos. Esto permite imaginar aplicaciones relacionadas con biosensores “inteligentes” o la creación de kits de diagnóstico, por ejemplo. Este tipo de herramientas permiten avanzar hacia una tecnología personalizada en la que los usuarios diseñan y construyen sus dispositivos en función de la aplicación que les quieran otorgar.


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