Notícies

Biomedicina i biologia molecular

Un sistema cel·lular viu amb capacitat de computació artificial

Aquest important avenç científic en el camp de la biologia sintètica permetrà dissenyar, mitjançant enginyeria cel·lular, sistemes biològics que responguin de manera programada a determinats estímuls o situacions complexes. El treball, dut a terme per investigadors de la Universitat Pompeu Fabra, ha estat publicat a l’edició digital de la revista 'Nature'

REDACCIÓ | 9 DE DESEMBRE DE 2010

Un treball realitzat per dos equips d'investigadors del Departament de Ciències Experimentals i de la Salut (CEXS) de la Universitat Pompeu Fabra (UPF) ha demostrat que, mitjançant múltiples combinacions de cèl·lules modificades amb enginyeria genètica, es poden aconseguir sistemes biològics amb capacitat de decisió segons uns criteris predefinits.

Aquest tipus d'aproximació experimental permet generar sistemes computacionals vius molt més complexes dels que s'havien aconseguit mai, la qual cosa fa pensar que el desenvolupament futur d'aquesta aplicació ha de permetre el disseny i la utilització de biosistemes artificials amb capacitat de prendre decisions en àmbits molt diferents.
Aquest treball, que s'ha publicat el 8 de desembre a l'edició digital de la revista Nature, significa un important avenç en el camp de la biologia sintètica, i s'ha dut a terme gràcies a l'estreta col·laboració entre un grup de biologia teòrica, el Laboratori de Sistemes Complexos, dirigit per Ricard Solé, i un grup de biologia experimental, la Unitat de Senyalització Cel·lular, que dirigeix Francesc Posas.

Fins ara la biologia sintètica havia intentat dissenyar ordinadors vius a partir dels conceptes bàsics de l'electrònica. Aquesta aproximació comportava el problema de com connectar les diferents parts dels circuits. En electrònica aquesta connexió s'aconsegueix mitjançant un cable que transmet l'electricitat entre elements separats en l'espai, però això no es pot replicar en un sistema viu i havia fracassat fins ara com a principi de disseny i no s'havia aconseguit un dels objectius de la biologia sintètica: la combinació de diferents parts per aconseguir circuits sofisticats.

L’avenç ha estat possible perquè s’han utilitzat cèl·lules vives com a unitats bàsiques i molt poques connexionsEn aquest treball s'ha resolt aquest problema utilitzant una nova teoria que permet construir circuits sofisticats utilitzant cèl·lules vives com a unitats bàsiques i molt poques connexions. Així, deixant de costat el disseny dels enginyers electrònics, s'ha aconseguit crear un conjunt de cèl·lules capaces de detectar i d'interpretar senyals i que es poden combinar de forma flexible entre elles. Com si d'un LEGO es tractés, el sistema permet que les diferents cèl·lules puguin ser reutilitzables per realitzar nous circuits.

Així doncs, és un sistema que permet crear molts circuits diferents amb un mínim de cèl·lules existents i que, a més, un cop un circuit està establert és susceptible de ser programat només afegint un determinat compost en el medi de cultiu en el qual es troba. Amb això, aquest estudi demostra que és possible implementar un sistema biològic de gran capacitat de computació emprant organismes vius.

Les possibilitats d'aquesta recerca són enormes, ja que, per primer cop, és possible dissenyar, mitjançant l'enginyeria cel·lular, sistemes que responguin de manera intel·ligent a situacions complexes.

Per exemple, aquesta capacitat es podria aplicar cap a la detecció de molècules i la seva posterior degradació dirigida, cap a la interacció amb determinades cèl·lules diana i el seu control o cap el disseny de poblacions cel·lulars amb capacitat de comportar-se com teixits artificials.

Treball de referència:
Sergi Regot, Javier Macia, Núria Conde, Kentaro Furukawa, Jimmy Kjellén, Tom Peeters, Stefan Hohmann, Eulàlia de Nadal, Francesc Posas and Ricard Solé. "Distributed Biological Computation with Multicellular Engineered Networks". Nature doi:10.1038/nature09679. 8 de desembre 2010.

Tòpics de l'article