Convirtiendo las células en ordenadores con puertas lógicas de proteínas
Los bioquímicos han creado proteínas "inteligentes" que funcionan dentro de las células humanas activando y desactivando los genes
Las mismas herramientas básicas que permiten a los ordenadores funcionar se están utilizando ahora para controlar la vida a nivel molecular. Los avances tienen implicaciones para las medicinas futuras y la biología sintética.
Esta es una ilustración conceptual de células vivas que contienen proteínas Y puertas que han sido diseñadas para detectar múltiples señales para convertirse en bioluminiscentes.
MolGraphics/UW Medicine Institute for Protein Design
Esta tabla gráfica compara cómo responden las puertas electrónicas y de proteínas Y lógicas cuando no hay ninguna entrada, cuando sólo está presente A o B, y cuando están presentes tanto A como B.
UW Medicine Institute for Protein Design
En un artículo publicado el 2 de abril en la revista Science, un equipo dirigido por la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington ha creado proteínas artificiales que funcionan como puertas lógicas moleculares. Estas herramientas, como sus contrapartes electrónicas, pueden ser usadas para programar el comportamiento de sistemas más complejos.
El equipo demostró que las nuevas proteínas de diseño pueden regular la expresión de genes dentro de las células T humanas. Este desarrollo puede mejorar la seguridad y la durabilidad de futuras terapias celulares.
"Los bioingenieros han hecho puertas lógicas de ADN, ARN y proteínas naturales modificadas antes, pero éstas están lejos de ser ideales. Nuestras puertas lógicas construidas a partir de proteínas diseñadas de novo son más modulares y versátiles, y pueden utilizarse en una amplia gama de aplicaciones biomédicas", dijo el autor principal David Baker, profesor de bioquímica en la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington y director del Instituto de Diseño de Proteínas.
Ya sean electrónicas o biológicas, las puertas lógicas detectan y responden a las señales de forma predeterminada. Una de las más simples es la puerta Y; produce salida sólo cuando una entrada Y otra están presentes.
Por ejemplo, cuando se escribe en un teclado, al pulsar la tecla Shift Y la tecla A se produce una letra mayúscula A. Las puertas lógicas hechas de partes biológicas tienen como objetivo llevar este nivel de control a los sistemas de bioingeniería.
Con las puertas correctas operando dentro de las células vivas, entradas como la presencia de dos moléculas diferentes - o una y no la otra - pueden hacer que una célula produzca una salida específica, como activar o suprimir un gen.
"Toda la computadora de guía del Apolo 11 fue construida a partir de puertas electrónicas NOR", dijo el autor principal Zibo Chen, un estudiante graduado reciente de la UW. "Conseguimos hacer puertas NOR basadas en proteínas. No son tan complicadas como las computadoras de guía de la NASA, pero sin embargo son un paso clave para programar complejos circuitos biológicos desde cero".
El reclutamiento de las propias células inmunes de un paciente en la lucha contra el cáncer ha funcionado para ciertas formas de la enfermedad. No obstante, atacar los tumores sólidos con este enfoque de la llamada terapia celular CAR-T ha demostrado ser un desafío.
Los científicos piensan que parte de la razón tiene que ver con el agotamiento de las células T. Las células T alteradas genéticamente pueden luchar sólo por un tiempo antes de que dejen de funcionar. Puede haber una forma de evitarlo. Con puertas lógicas de proteínas que responden a las señales de agotamiento, el equipo de UW Medicine espera prolongar la actividad de las células T CAR.
"Células T más longevas y mejor programadas para cada paciente significaría una medicina personalizada más efectiva", dijo Chen.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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