De qué forma las “células ciborg” podrían revolucionar la ciencia, según un estudio

En los Estados Unidos, científicos crearon por primera vez “células ciborg” semivivas. Estas tienen las mismas capacidades que las células vivas pero son incapaces de replicarse. Los expertos estiman que podrían tener una amplia gama de aplicaciones que van desde la producción de fármacos para tratamientos de enfermedades hasta para la limpieza de la contaminación.

La producción de las “células ciborg” estuvo a cargo de un grupo de ingenieros biomédicos de la Universidad de California en Davis. El estudio se publicó en la revista especializada Advanced Science.

Para obtener estos resultados, los científicos implantaron un andamio (en inglés se conoce como “scaffold) de hidrogel artificial en bacterias, con lo cual lograron obtener “células ciborg” semisintéticas. Según indicaron, tienen la esperanza de que algún día puedan funcionar como diminutos robots en medicina, limpieza ambiental y hasta producción industrial.

Además de hacer las células más resistentes, este andamiaje elimina su capacidad de reproducción, por lo que pueden controlarse mejor que las bacterias vivas modificadas genéticamente. También consideraron que son más fáciles de crear que células totalmente artificiales de complejidad similar.

“Nunca pensamos que esto funcionaría”, afirmó el biólogo sintético y coautor del estudio Cheemeng Tan, de la Universidad de California en Davis. “Cuando se introduce una matriz de gel en las células, la mayoría de las veces se cree que las matará”, admitió. Sin embargo, el equipo decidió intentarlo.

Para construir un robot biológico, los investigadores suelen hackear el código genético de un microbio vivo para adaptar el organismo a un fin determinado. Pero miles de millones de años de evolución han enseñado a los microbios a no hacer cosas que los pongan en peligro. Entonces, es una situación engorrosa para los biólogos sintéticos que quieren que las células produzcan sustancias químicas valiosas pero tóxicas, o que realicen otras tareas peligrosas.

“No son estúpidos; no van a hacer algo que no les permita dividirse o crecer mejor”, comentó la bióloga sintética Kate Adamala, de la Universidad de Minnesota, que no participó en el nuevo estudio.

Como las células totalmente artificiales no se reproducen ni tienen instintos de supervivencia, son más fáciles de controlar que las células vivas. Pero a menudo es difícil hacerlas lo bastante sofisticadas para realizar tareas complicadas. “En términos de complejidad, no tienen nada que envidiar a las células naturales”, precisó Tan.

Para crear a las células ciborg, los investigadores infundieron la bacteria Escherichia coli viva con el hidrogel. El científico aseguró que sería como una densa masa de fideos moleculares húmedos. Siendo que ese enriquecimiento hizo más resistentes a las bacterias y les permitió sobrevivir a tóxicos que matarían a las bacterias normales.

Estas células se sitúan en un punto intermedio entre lo artificial y lo natural; aunque no pueden dividirse, tienen una función y un metabolismo normales. El equipo también demostró que las células ciborg pueden programarse con “circuitos” genéticos, es decir conjuntos de genes que permiten a las células realizar cálculos sencillos. También pueden equiparse con genes que las ayudan a invadir células tumorales.

Los científicos ya habían incorporado hidrogeles a células totalmente artificiales. Pero los componentes de los hidrogeles son “super-difíciles de controlar”, dentro de una célula viva, señaló Adamala. A su turno, el doctor Tan afirmó que su grupo dio con el hidrogel adecuado básicamente por accidente y pasó meses afinando la receta para que las bacterias pudieran sobrevivir a él.

Tan y Adamala están de acuerdo en que podría ser útil convertir otros tipos de células en ciborgs. Podrían trabajar con la levadura, que es un hongo que puede fabricar proteínas que las bacterias no pueden.

Por ahora, el equipo de Tan trabaja en la programación de bacterias ciborg para que administren vacunas y actúen como diminutos exterminadores de células cancerosas.

En las conclusiones del estudio, los investigadores escribieron: “Nuestra investigación establece un nuevo paradigma en bioingeniería celular al demostrar un enfoque basado en materiales intracelulares para conducir a las células vivas a un estado semivivo en el que conservan y ganan ciertas funciones dentro de una vida útil limitada”.

También sostuvieron que “abre la puerta a nuevas preguntas sobre la estructura de la matriz de hidrogel en el interior de las bacterias y sus interacciones con las proteínas citoplasmáticas y la maquinaria de división celular. Estos estudios pueden requerir un esfuerzo adicional para investigar cómo afecta el hidrogel al control del ciclo celular de las bacterias, en particular sobre el control temporal y la coordinación de los eventos de replicación”.

Vislumbraron que la investigación en este campo podría ampliar las células ciborg para aplicaciones in vivo, como el tratamiento antibacteriano, los biosensores, la modulación del microbioma intestinal y la terapia del cáncer.

“El conjunto único de características de nuestras células ciborg, impulsado por una combinación de biología sintética, ciencia de los materiales y principios de bioingeniería, puede dar lugar a una nueva plataforma para el desarrollo de novedosas aplicaciones biotecnológicas”, afirmaron en el trabajo.

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