En los últimos años se han producido grandes avances en el diseño de circuitos biológicos que funcionan de forma similar a los electrónicos. Pero mientras los componentes individuales de los circuitos biológicos pueden dar respuestas precisas y predecibles, esos resultados resultan menos predecibles a medida que se combinan.
Un equipo de investigadores del MIT ha encontrado una manera de reducir en gran medida que la imprevisibilidad, con la introducción de un dispositivo que, en última instancia, podría permitir que circuitos se comporten de forma previsible, casi como sus contrapartes electrónicos.
Los resultados se publican en la revista Nature Biotechnology, en un artículo de la profesora asociada de Ingeniería Mecánica Domitila Del Vecchio y el profesor de Ingeniería Biológica Ron Weiss. El autor principal del artículo es Deepak Mishra, un estudiante graduado del MIT en Ingeniería Biológica.
Hay muchos usos potenciales para estos circuitos biológicos sintéticos, explican Del Vecchio y Weiss. "Uno específico en el que estamos trabajando es en biosensores - células que pueden detectar moléculas específicas en el medio ambiente y producir un producto específico en respuesta", dice Del Vecchio. Un ejemplo: células que podrían detectar marcadores que indican que la presencia de células cancerosas, y desencadenar la liberación de moléculas selectivas para matar esas células.
Es significativo que tales circuitos discriminen con precisión entre células cancerosas y no cancerosas, para no desatar su poder letal en los lugares equivocados, dice Weiss. Para hacer eso, resultan esenciales circutios robustos de procesamiento de información creados a partir de elementos biológicos dentro de una célula, dice Weiss.
Hasta la fecha, ese tipo de previsivilidad no ha sido posible, en parte debido a los efectos de retroalimentación cuando se introducen múltiples etapas del circuito biológico. El problema surge porque, a diferencia de en los circuitos electrónicos, cuando un componente está físicamente conectado por cables a los siguientes esa información siempre está fluyendo en una dirección concreta, los circuitos biológicos están formados por componentes que están todos dando vueltas juntos en el complejo entorno de fluido interior de una célula.
CONTROLADOR DE CARGA
El flujo de información es impulsado por las interacciones químicas de los componentes individuales, que idealmente debería afectar sólo a componentes específicos. Pero en la práctica, los intentos de crear tales vínculos biológicos tienen unos resultados que a menudo difieren de las expectativas.
El dispositivo creado por el equipo que aborda ese problema se llama controlador de carga, y su efecto es similar a los que se utilizan en los circuitos electrónicos: Proporciona una especie de amortiguador entre la señal y la salida, previniendo los efectos de la señalización de realizar copias de seguridad a través del sistema y causando retrasos en las salidas.
Si bien esta investigación está en fase inicial y podría tardar años en llegar a aplicaciones comerciales, el concepto podría tener una amplia variedad de aplicaciones, dicen los investigadores. Por ejemplo, podría dar lugar a circuitos biológicos sintéticos de medición constante de los niveles de glucosa en la sangre de pacientes diabéticos, provocando automáticamente la liberación de insulina cuando es necesario. (Europa Press)
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