Una nueva vía hacia el ordenador biológico

Una red de células modificadas que puede hacer cálculos complejos es la 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 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 de levadura 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 emitir moléculas.

Las células se comunican mediante moléculas

El primer circuito que diseñaron los investigadores fue una puerta lógica AND (Y) 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 sólo entonces, da lugar al producto final deseado, que puede ser una proteína fluorescente. De forma similar, construyeron una puerta OR (O) y posteriormente las de 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 planteaba el problema de cómo conectar las diferentes partes de los circuitos, que en la electrónica se hace a través de cables.

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 programada 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.