Científicos logran avances en biología sintética y desarrollan circuitos programables para células humanas
Los investigadores de la Universidad Rice han desarrollado un conjunto de herramientas para diseñar circuitos programables de detección y respuesta en células humanas, lo que supone un avance en la biología sintética.
Imaginemos que las células pudieran pensar. Los bioingenieros de la Universidad Rice están haciendo realidad esa idea con un nuevo kit de construcción para construir circuitos programables de detección y respuesta en células humanas.
La innovación del equipo se centra en algo llamado fosforilación, un proceso natural que las células utilizan para responder a su entorno. Desde la detección de la inflamación hasta el control de los niveles de azúcar en sangre, la fosforilación desempeña un papel clave en la comunicación celular.
Sin embargo, los investigadores han encontrado ahora una forma de rediseñar estos procesos, creando vías sintéticas que imitan e incluso mejoran los diseños de la naturaleza.
Diseño de 'células inteligentes'
"Imaginemos pequeños procesadores dentro de las células hechos de proteínas que puedan 'decidir' cómo responder a señales específicas como la inflamación, los marcadores de crecimiento tumoral o los niveles de azúcar en sangre", explicó Xiaoyu Yang, autor principal del estudio.
"Este trabajo nos acerca mucho más a la posibilidad de construir 'células inteligentes' capaces de detectar signos de enfermedades y liberar de inmediato tratamientos personalizados como respuesta".
El enfoque del equipo se basa en considerar la fosforilación como un sistema modular. Cada paso del proceso de fosforilación actúa como un bloque de construcción que puede volver a ensamblarse para formar nuevas vías, lo que permite a las células vincular entradas ambientales específicas con salidas específicas.
“Esto abre el espacio de diseño de circuitos de señalización de manera espectacular”, agregó Caleb Bashor, autor principal de la investigación y profesor adjunto de bioingeniería. “Resulta que los ciclos de fosforilación no solo están interconectados sino que son interconectables, lo que nos permite crear diseños completamente nuevos sin alterar la función celular normal”.
Terapias más rápidas y personalizables
El potencial de este avance es inmenso. A diferencia de los circuitos sintéticos anteriores, que podían tardar horas en activarse, estos nuevos circuitos basados en la fosforilación responden en segundos o minutos. En pruebas de laboratorio, los circuitos detectaron señales externas, incluidos factores inflamatorios, y desencadenaron respuestas específicas.
“Nuestra investigación demuestra que es posible construir circuitos programables en células humanas que responden a señales de manera rápida y precisa”, dijo Bashor. “Este es el primer informe de un kit de construcción para diseñar circuitos de fosforilación sintéticos”.
El equipo demostró cómo sus circuitos podrían usarse algún día para controlar los brotes autoinmunes o reducir los efectos secundarios de la inmunoterapia. Con esta innovación, la promesa de crear células inteligentes capaces de detectar enfermedades y brindar tratamientos está un paso más cerca de hacerse realidad.
Referencias de la noticia
- Xiaoyu Yang et al. Engineering synthetic phosphorylation signalling networks in human cells, published in Science, January 2025.