Desvelando la gramática de las células y escribiendo con ella

Las células en el cuerpo intercambian una serie de señales con su entorno. Si las vías de señalización son deficientes, ello puede afectar de forma negativa a la función de las células y ocasionar enfermedades. Sin embargo, aparte del vocabulario del lenguaje celular, no sabemos casi nada más. Se desconoce cómo las “palabras” se combinan para formar “frases”. Si se conociera bien la gramática celular, sería posible comprender los procesos complejos en las células.

El equipo de Christof Niemeyer, del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) en Alemania, ha presentado ahora un método para decodificar la gramática de las señales celulares, y ha hecho una demostración espectacular de su nueva habilidad usando esta gramática.

Los receptores en las membranas celulares reaccionan ante una multitud de moléculas señalizadoras. Representan el vocabulario de su comunicación. Como regla general, la gestión con los receptores se hace "en paralelo", como sucede en el lenguaje humano, donde varias palabras son combinadas en una frase. El significado exacto de las palabras individuales está determinado solo por el contexto de todos los componentes de la frase. Con ayuda del nuevo método de Niemeyer y sus colegas, llamado MOSAIC, es posible ahora decodificar específicamente no solo el vocabulario, sino frases completas del lenguaje celular.

Las siglas "KIT" escritas con moléculas, una espectacular demostración del nuevo método para decodificar la gramática de las señales celulares. (Foto: KIT)

Para comunicarle a una célula individual una frase definida, Niemeyer y su equipo fijó primero las moléculas señalizadoras deseadas en una especie de bastidor de unos 100 nanómetros de longitud con una precisión de 5 nanómetros. Después, se colocaron docenas de estos bastidores repartidos por los puntos de interés. Niemeyer y sus colaboradores consiguieron combinar en el método MOSAIC tanto la autoorganización de moléculas como una tecnología de impresión microscópica.

Los bastidores están compuestos por largas moléculas de ADN. De una forma autoorganizada, la molécula de ADN se pliega entonces para formar un tablero de 100 nanómetros de largo y 50 de ancho, que puede llevar las moléculas señalizadoras deseadas a los lugares definidos. Las bases de los bastidores se imprimen a partir de fragmentos de ADN. Estas bases específicas tienen unos pocos micrómetros de diámetro y pueden ser impresas en un área de hasta 1 centímetro cuadrado. Seleccionando secuencias de ADN apropiadas, los bastidores se adhieren a la base correcta con la orientación adecuada.

Para demostrar el funcionamiento del método MOSAIC (Multiscale Origami Structures as Interfaces for Cells), los investigadores han escrito "KIT" con moléculas dispuestas en un bastidor con un tamaño superior al típico.

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