Crean nuevas clases de organismos a partir de células vivas

En un logro que fascinará a un sector del público e inquietará a otro, unos científicos han empleado células de rana para crear organismos que no son ranas pero que están equipados con redes neurales y son capaces de ejecutar movimientos complejos.

El equipo que ha hecho esto lo integran, entre otros, Michael Levin, de la Universidad Tufts, y Haleh Fotowat, del Instituto Wyss de la Universidad Harvard, en Estados Unidos todas estas instituciones.

En 2020, algunos de estos científicos ya crearon unas novedosas formas de vida, llamadas xenobots, a partir de células de rana. Esos xenobots son capaces de desplazarse por un entorno acuático, curarse de sus propias lesiones e incluso reunir más células para construir otros xenobots.

Partiendo de aquel logro, el nuevo paso en el rediseño de formas de vida ha consistido en añadir células nerviosas y observar cómo se autoorganizan y cómo alteran la conducta de los xenobots. Los entes resultantes, denominados neurobots, adoptan nuevas formas y muestran comportamientos únicos.

Este trabajo forma parte de una iniciativa más amplia que va encaminada a averiguar cómo los conjuntos de células se adaptan y organizan para construir estructuras complejas bajo nuevas condiciones. Lo que se descubra al respecto podría abrir nuevos caminos hacia avances clave en biología sintética y medicina regenerativa.

Estudiar a fondo a los neurobots ayudará a los investigadores a averiguar cuáles son esas reglas de autoorganización para el sistema nervioso y, en última instancia, cómo trabajar con esas reglas para guiar las células hacia la formación de nuevas estructuras en el laboratorio o para restaurar tejidos existentes en el cuerpo.

El equipo de investigación comenzó con células de embriones tempranos de la rana Xenopus laevis. Cuando se extraen células precursoras de la piel de estos embriones y se dejan desarrollar en una placa de cultivo, forman espontáneamente pequeñas estructuras esféricas cubiertas de diminutas proyecciones similares a pelos llamadas cilios.

Luego, los investigadores implantan grupos de células precursoras neuronales de rana (células destinadas a convertirse en neuronas) en el centro de la estructura en desarrollo durante el breve período en el que se forman los biobots esféricos. Las células implantadas maduran hasta convertirse en neuronas y extienden proyecciones ramificadas (axones y dendritas) por todo el interior e incluso hacia la superficie exterior de estas entidades biológicas o biobots.

Un neurobot con tinción para resaltar las células multiciliadas, con pequeños mechones de cilios parecidos a pelos alrededor de la periferia del ente, y las extensiones neuronales de dendritas y axones en el centro. (Foto: Haleh Fotowat)

Las observaciones realizadas mediante microscopio durante los nuevos experimentos revelaron que las neuronas de los biobots desarrollaron rasgos distintivos de los sistemas nerviosos reales, incluyendo axones y dendritas. Los investigadores identificaron marcadores proteicos típicamente asociados con las sinapsis, los puntos de contacto donde se comunican las neuronas. También comprobaron que las neuronas dentro de los neurobots eran eléctricamente activas y funcionaban en redes neurales.

En los últimos experimentos, la adición de neuronas modificó los neurobots de forma visible y medible. En comparación con los biobots no neuronales, los neurobots tendían a ser más grandes y alargados. Además, se movían de forma diferente. Si bien los biobots de ambos tipos podían nadar, los neurobots eran menos propensos a permanecer quietos y tendían a mostrar patrones de movimiento complejos y repetitivos en vez de limitarse a trazar trayectorias simples como líneas rectas o círculos.

Levin, Fotowat y sus colegas exponen los detalles técnicos de sus nuevos experimentos en la revista académica Advanced Science, bajo el título “Engineered Living Systems With Self-Organizing Neural Networks: From Anatomy to Behavior and Gene Expression”. (Fuente: NCYT de Amazings)