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Células que calculan

Investigadores españoles abren una nueva vía hacia los ordenadores biológicos

Una red de células modificadas que puede hacer cálculos complejos representa una nueva vía hacia los ordenadores biológicos que proponen científicos españoles, en lo que representa un avance importante en el campo de la biología sintética. Los investigadores, en su mayor parte de la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona, han diseñado y construido redes de computación biológica distribuida con levaduras (organismos unicelulares) modificadas genéticamente que se pueden combinar de muchas maneras distintas, en las que las conexiones son moléculas. Cada red básica define una función lógica y la combinación de las células y de sus conexiones permite construir dispositivos sintéticos cada vez más complejos. Los resultados del trabajo, liderado por Ricard Solé y Francesc Posas, se publican en la revista Nature.

Las células pueden recibir señales de otras y de fuentes externas, o solamente de fuentes externas y también pueden producir moléculas.

El primer circuito que diseñaron fue una puerta lógica AND con dos tipos de células que responden a dos estímulos (el cloruro de sodio y el estradiol) y una feromona como conexión. La presencia del cloruro de sodio estimula una célula para que produzca la feromona, que es recibida por la segunda célula. Además, esta es sensible al estradiol y cuando recibe los dos estímulos y solo entonces, da lugar al producto final deseado, que puede ser una proteína fluorescente. De forma similar implementaron una puerta OR y posteriormente las otras funciones booleanas, reutilizando los componentes de las anteriores.

Hasta ahora la biología sintética había intentado diseñar ordenadores vivos a partir de los conceptos básicos de la electrónica, recuerdan los investigadores. Esta aproximación tenía el problema de cómo conectar las diferentes partes de los circuitos. En electrónica esta conexión 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 había fracasado hasta ahora como principio de diseño y no se había alcanzado uno de los objetivos de la biología sintética: la combinación de diferentes partes para conseguir objetivos complejos.

En el actual trabajo se ha resuelto el problema con una nueva teoría que permite construir circuitos avanzados utilizando células vivas como unidades básicas y muy pocas conexiones. Es un sistema, señalan los investigadores, que permite crear muchos circuitos diferentes con un mínimo de células existentes. Además, una vez un circuito está establecido, es susceptible de ser reprogramado añadiendo únicamente un determinado compuesto en el medio de cultivo. La capacidad de respuesta de estos sistemas se podría aplicar a la detección de moléculas y su posterior degradación, a la interacción con determinadas células diana y su control y al diseño de poblaciones celulares con capacidad de comportarse como tejidos artificiales.