Ingeniería genética de materiales electroactivos en células vivas

En una fusión de biología sintética y ciencia de los materiales, los investigadores han inducido genéticamente poblaciones específicas de neuronas para fabricar compuestos de tejido electrónico en la arquitectura celular de un animal vivo, según revela un nuevo informe.

El nuevo enfoque puede permitir la creación de estructuras y materiales sintéticos variados, complejos y funcionales dentro de sistemas vivos. De forma similar a la optogenética, que utiliza pulsos de luz láser para modular el comportamiento de neuronas genéticamente modificadas, el campo emergente de la medicina bioelectrónica busca utilizar la estimulación eléctrica para producir efectos celulares o específicos para órganos.

Muchas células y tejidos responden a campos eléctricos -particularmente neuronas- y se ha demostrado que la estimulación eléctrica afecta una variedad de actividades celulares. Las aplicaciones clínicas abarcan desde calmar el dolor posterior a la amputación hasta la regeneración de tejidos.

Sin embargo, los métodos actuales que utilizan polímeros conductores incorporados a las membranas para modificar las propiedades eléctricas de una célula y su respuesta a la estimulación eléctrica con frecuencia afectan a poblaciones celulares grandes y diversas o a elementos de tejido no contemplados en el objetivo, produciendo efectos secundarios no deseados. Hasta la fecha, ningún enfoque ha logrado integrar polímeros electroactivos con la especificidad del tipo celular, lo que permite un uso más específico de los campos eléctricos y la estimulación, una capacidad que podría mejorar significativamente el potencial terapéutico de la medicina bioelectrónica.

Aprovechando la compleja y poderosa maquinaria biosintética de las células vivas, Jia Liu y sus colegas presentan el primer enfoque basado en ensamblaje químico genéticamente dirigido. Liu et al. diseñaron una enzima que, al expresarse, instruía a neuronas dirigidas a genes a sintetizar y ensamblar polímeros electroactivos en su membrana plasmática, modificando efectivamente las propiedades eléctricas de poblaciones específicas de células.

El enfoque dirigido permitió la manipulación bioelectrónica in vivo de las propiedades de las neuronas, así como comportamientos específicos en gusanos C. elegans sin comprometer la función natural de las células. "El trabajo futuro tratará de demostrar la integración a largo plazo de estos elementos para su interesante aplicación científica y traslacional a través de porciones moduladoras de la actividad neuronal", escriben Kevin Otto y Christine Schmidt en un artículo de Perspective relacionado. (Fuente: AAAS)