Dotar de ordenador interno a células vivientes

Unos bioquímicos han creado proteínas "inteligentes" que funcionan dentro de células humanas activando y desactivando genes. Las mismas herramientas básicas que permiten a los ordenadores funcionar, se pueden utilizar ahora para controlar mecanismos biológicos a nivel molecular. Los avances en esta línea de investigación y desarrollo tendrán repercusiones en el campo de la biología sintética y podrían abrir en el futuro un nuevo capítulo de la farmacología.

El equipo integrado, entre otros, por David Baker, Zibo Chen y Ryan D. Kibler, los tres de la Universidad de Washington en la ciudad estadounidense de Seattle, ha creado proteínas artificiales que funcionan como puertas lógicas moleculares. Estas herramientas, como sus homólogas electrónicas, pueden ser usadas para programar el comportamiento de sistemas más complejos.

El equipo ha demostrado que las nuevas proteínas de diseño pueden regular la expresión de genes dentro de células T humanas. Este avance podría desembocar en mejoras notables para la seguridad y la durabilidad de futuras terapias celulares.

Ya sean electrónicas o biológicas, las puertas lógicas detectan señales y responden a ellas de formas predeterminadas. Una de las más simples es la puerta AND (Y); genera su respuesta solo cuando se cumplen dos condiciones específicas.

Con las puertas correctas operando dentro de células vivas, ciertas señales que lleguen a la puerta, por ejemplo la presencia de dos sustancias concretas (AND), pueden hacer que una célula produzca una respuesta específica, como activar un gen. La complejidad de las puertas puede crecer a fin de abarcar circunstancias también más complejas para que se genere una determinada respuesta, como por ejemplo desactivar un gen si aparece cierta molécula pero solo si además otra molécula específica está ausente.

Ilustración conceptual de células vivas que contienen puertas lógicas proteicas del tipo AND (Y), que han sido diseñadas para detectar múltiples señales y responder a ellas activando bioluminiscencia, una respuesta fácil de verificar en los ensayos. (Imagen: MolGraphics / UW Medicine Institute for Protein Design)

De entre las innumerables aplicaciones prácticas que podrían tener estas células dotadas de ordenadores elementales, ya hay una que Baker y sus colegas tienen en mente. Estimular el reclutamiento de células inmunitarias de un paciente para que luchen contra el cáncer ha funcionado para ciertas formas de la enfermedad. Sin embargo, atacar tumores sólidos mediante una técnica basada en células CAR-T es una terapia anticáncer que resulta difícil de aprovechar en todo su potencial teórico. Los científicos piensan que un obstáculo para lograrlo tiene que ver con el agotamiento de las células T. Las células T alteradas genéticamente que se usan en esa técnica pueden luchar solo por un tiempo antes de que dejen de funcionar. Puede haber una forma de evitarlo. Con puertas lógicas proteicas que respondan a las señales de agotamiento, Baker y sus colegas esperan prolongar la actividad de las células CAR-T.

Disponer de células CAR-T lo bastante longevas y mejor programadas para cada paciente significaría una medicina personalizada más efectiva, tal como argumenta Chen. (Fuente: NCYT Amazings)