La línea entre materiales artificiales y vivos se está volviendo cada vez más borrosa gracias a un nuevo avance en la biología sintética. Investigadores de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill han creado células sintéticas que se comportan como células vivas, pero con una variación. Pueden reprogramarse para realizar múltiples funciones y operar en condiciones que serían prohibitivas para las células naturales. ¿El secreto? Citoesqueletos sintéticos autoensamblables, construidos con ADN y proteínas.
El ADN como material de construcción.
En las células naturales, el citoesqueleto proporciona estructura y estabilidad, protegiendo otros componentes celulares. Dependiendo del tipo de célula, este citoesqueleto puede ser más o menos flexible y responder de diferentes maneras al entorno circundante, otorgando a las células sus capacidades especializadas.
Pero el ADN normalmente no forma parte del citoesqueleto. Los investigadores tuvieron que reprogramar secuencias de ADN para que actuaran como un material arquitectónico, uniendo péptidos. "Reprogramamos secuencias de ADN para que actuaran como material arquitectónico, uniendo péptidos", explica. Ronit Freeman, autor principal del estudio que te enlazo aquí.
Una vez que este material programado fue colocado en una gota de agua, las estructuras tomaron forma.
Células sintéticas multifuncionales.
La capacidad de programar el ADN para que se autoensamble de diferentes maneras, como se mencionó, ha permitido a los investigadores crear células sintéticas con diferentes funciones. Y no están limitados a un solo propósito: al cambiar la temperatura de la solución, se pueden activar diferentes configuraciones. Combinando diferentes péptidos o secuencias de ADN, se pueden obtener tejidos programables a mayor escala, afirma el equipo.
Si bien no son tan complejas como las células vivas, estas células sintéticas son más fáciles de manipular y pueden funcionar en condiciones que las células naturales no podrían soportar.
Las células sintéticas eran estables incluso a 50°C, lo que abrió la posibilidad de producir células con capacidades extraordinarias en entornos normalmente inadecuados para la vida humana.
Ronit Freeman, Universidad de Carolina del Norte
Hacia nuevas fronteras de la medicina
Integradas con otras tecnologías de células sintéticas, estas células programables podrían encontrar aplicaciones en una variedad de campos, desde medicina regenerativa a los sistemas de administración de medicamentos, a través de herramientas de diagnóstico.
Imaginemos, por ejemplo, células sintéticas diseñadas para reparar tejido dañado, capaces de adaptarse a las condiciones locales y realizar múltiples tareas, desde estimular el crecimiento celular hasta suprimir la inflamación. O también, células artificiales cargadas de fármacos, capaces de llegar a lugares específicos del cuerpo y liberar su "carga" de forma controlada y selectiva.
De nuevo: fábricas de células sintéticas capaces de producir compuestos o materiales químicos personalizados, o células artificiales diseñadas para purificar el agua o el aire de contaminantes. Tejidos sintéticos capaces de autorrepararse o adaptarse a estímulos externos. La lista podría seguir y seguir.
Células sintéticas, un paso adelante en biología
Este estudio representa un avance significativo en el campo de la biología sintética, una disciplina que tiene como objetivo crear sistemas biológicos artificiales con capacidades nuevas o mejoradas en comparación con los naturales.
Hasta ahora, gran parte del esfuerzo en este campo se ha centrado en crear circuitos genéticos sintéticos dentro de células vivas, reprogramando su ADN para realizar las funciones deseadas. Pero el enfoque de Freeman y sus colegas va más allá: crean células totalmente sintéticas desde cero, con citoesqueletos autoensamblables que pueden programarse a voluntad.
Por supuesto, todavía estamos lejos de estos escenarios futuristas. Las células sintéticas creadas por Freeman y sus colegas siguen siendo relativamente simples en comparación con sus contrapartes naturales, y aún queda mucho trabajo por hacer para aumentar su complejidad y capacidades. Sin embargo, esta investigación sienta las bases para un futuro en el que la frontera entre lo orgánico y lo sintético se vuelve cada vez más borrosa. Un futuro en el que las células sintéticas trabajen junto a las naturales o incluso las superen, allanando el camino para tecnologías y aplicaciones que antes eran impensables.
