Tecnología Médica: Diminutas Biocomputadoras Implantables

26 de Junio de 2007.
Investigadores de las Universidades de Harvard y Princeton han dado un paso crucial hacia las computadoras biológicas, construyendo diminutos dispositivos implantables, calificables como biocomputadores, que pueden supervisar las actividades y características de las células humanas. La información proporcionada por estos "doctores moleculares", construidos completamente de ADN, ARN y proteínas, podría revolucionar la medicina del futuro dirigiendo las terapias sólo a las células o tejidos enfermos.

"Cada célula humana ya posee todas las herramientas requeridas para construir por sí misma estas biocomputadoras", explica Yaakov "Kobi" Benenson, del Centro para la Biología de Sistemas en la Universidad de Harvard. "Todo lo que debe proporcionarse es un plano genético de la máquina, y nuestra propia biología hará el resto. Sus células literalmente construirán estas biocomputadoras para usted".

Trabajando con ecuaciones de lógica booleana dentro de las células, estos autómatas moleculares lo detectarán todo, desde la presencia de un gen mutado, hasta la actividad de los genes dentro de la célula. Las señales de entrada o "input" de las biocomputadoras son el ARN, y proteínas y sustancias químicas presentes en el citoplasma. Las señales de salida u "output" son las moléculas que indican la presencia de señales delatoras, fácilmente discernibles con equipamiento básico de laboratorio.

Hoy día no existen herramientas viables para leer las señales celulares. Así que estas biocomputadoras pueden ser muy importantes porque son capaces de traducir complejas firmas celulares, como las dejadas por la actividad de múltiples genes, en un "output" fácilmente observable. Incluso pueden programarse para traducir automáticamente en una acción concreta estos datos de salida, por lo que podrían ser utilizadas en el etiquetaje de células para su posterior localización con fines analíticos o terapéuticos, e incluso serían capaces de realizar por sí mismas la acción terapéutica.

Benenson y su equipo demuestran en el estudio que las biocomputadoras pueden funcionar en un cultivo de células humanas de riñón. Todavía se encuentra en marcha la investigación sobre la capacidad que posee el sistema para monitorizar señales intracelulares tales como mutaciones y niveles anormales de los genes, e interactuar con ellas.

Benenson y sus colegas, entre quienes figura Ron Weiss, profesor de ingeniería electrónica de la Universidad de Princeton, también han desarrollado un esquema conceptual por medio del cual pueden representarse lógicamente varios fenotipos.

Los cálculos de una biocomputadora, si bien matemáticamente simples, podrían permitir a los investigadores construir biosensores, así como sistemas para aplicación precisa de medicamentos, con el denominador común de ser capaces de distinguir entre tipos o grupos muy específicos de células en el cuerpo humano. Los autómatas moleculares podrían permitir a los médicos actuar sólo sobre las células cancerosas o enfermas a través de una sofisticada integración con las señales intracelulares de la enfermedad, dejando intactas a las células sanas.

Benenson y Weiss han estado trabajando en colaboración con Keller Rinaudo, Leonidas Bleris, Rohan Maddamsetti y Sairam Subramanian.