Programación de células: Cómo codificar el ADN para modificar células vivas

En el día de hoy echaremos la vista atrás para hablaros de un interesante proyecto que combina la biología y la informática: la programación de células. En 2016 unos bioingenieros del MIT desarrollaron un lenguaje de programación que permite la creación de circuitos complejos con los que codificar el ADN para modificar células vivas. Gracias a él es posible elaborar un programa con el que ordenar a las células que realicen ciertas funciones (como detectar o reaccionar a ciertas condiciones ambientales), transformando su genoma sin la necesidad de utilizar técnicas de ingeniería genética.

A la hora de elaborar este lenguaje los ingenieros del MIT se basaron en Verilog, un lenguaje comúnmente utilizado para la programación de chips de ordenadores. Para poder programar las células fue necesario diseñar algunos elementos como puertas lógicas y sensores que pudiesen ser codificados en el ADN de una célula bacteriana. Los sensores eran capaces de detectar diferentes compuestos, como el oxígeno o la glucosa, al igual que la luz, la temperatura y otras condiciones ambientales. El lenguaje es muy sencillo y personalizable haciendo que cualquier usuario pueda aprender a utilizarlo y añadir sus propios sensores.

Durante el proceso de desarrollo el lenguaje se optimizó para la bacteria E-coli, pero tres años después ya ha sido adaptado para poder utilizarse con otras cepas de bacterias y bacteroides que se pueden encontrar habitualmente en el intestino humano. Algunos investigadores del MIT, de la universidad de Boston y del NIST junto con el profesor y biólogo sintético Christopher Voigt y Alec Nielsen (estudiante de postgrado) han estado experimentado con este lenguaje y han logrado diseñar circuitos capaces de detectar hasta 3 entradas y responder en función de la información recibida.

Según Voigt este lenguaje se trata básicamente de un lenguaje de programación para bacterias, de hecho su funcionamiento es similar al de cualquier otro lenguaje basado en texto diseñado para la programación de ordenadores solo que al compilar el código se convierte en una secuencia de ADN que posteriormente se introduce en la célula. Esto podría utilizarse para programar células para que sean capaces de detectar células cancerígenas y combatirlas.

Otros enfoques interesantes en los que trabajó el equipo fueron la creación de bacterias que se pudiesen ingerir para ayudar en la digestión de la lactosa; bacterias capaces de vivir alimentándose de las raíces de las plantas y producir insecticida si sienten que la planta está en peligro o levaduras capaces de detenerse cuando están produciendo demasiados subproductos tóxicos en un reactor de fermentación. Sin duda ideas brillantes que podrían suponer un antes y un después en el ámbito de la medicina.

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