Células con varias cerraduras: el avance que podría hacer más precisos los tratamientos, incluso los del cáncer

Imagine una puerta con más de una cerradura que solo puede abrirse cuando encajan varias llaves al mismo tiempo. Una sola no alcanza. Tampoco dos. Para destrabarla es necesario que coincidan todas. Un grupo de investigadores israelíes logró algo parecido, pero dentro de células humanas: diseñó sistemas capaces de analizar simultáneamente distintas señales biológicas antes de actuar. El desarrollo todavía se encuentra en una etapa experimental, pero podría sentar las bases para terapias más precisas contra el cáncer y otras enfermedades.

El trabajo fue realizado por Keren Roas, Ilanit Kovalski, Odelia Mouhadeb, Tamar Aminov, Hadas Weinstein-Marom y Lior Nissim, investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalén, y fue publicado en la revista científica Nature Communications.

Desde hace años, los científicos intentan programar células para que detecten determinadas señales biológicas y respondan de manera automática. El problema es que, a medida que esos programas genéticos se vuelven más complejos, también pierden eficiencia y confiabilidad. Cada nueva instrucción suele requerir más mecanismos de control y más pasos intermedios, lo que dificulta el funcionamiento del sistema.

Para superar esa limitación, el equipo israelí desarrolló una nueva plataforma de circuitos genéticos sintéticos que permite ejecutar funciones complejas utilizando muchas menos capas de procesamiento biológico. En concreto, las células pueden evaluar varias señales al mismo tiempo sin necesidad de recorrer largas cadenas de instrucciones.

“Nuestro nuevo enfoque permite a las células llevar a cabo programas complejos utilizando muchas menos operaciones y bloques genéticos”, explicó Nissim. “Esto hace posible construir programas biológicos mucho más avanzados sin perder funcionalidad”.

¿Por qué es importante el cambio? En la actualidad, muchas estrategias terapéuticas funcionan de manera relativamente simple: detectan una señal y reaccionan. Lo que propone esta nueva tecnología es que una célula pueda exigir varias “credenciales” antes de activar una respuesta. Es la diferencia entre una puerta con una sola cerradura y otra que requiere varias llaves para abrirse.

Llevado al terreno médico, una célula terapéutica podría ser programada para actuar solamente cuando encuentre una combinación específica de marcadores biológicos asociada con una enfermedad. Si faltara alguno de esos marcadores, la respuesta no se activaría. Esa capacidad de discriminar con mayor precisión podría ayudar a reducir efectos no deseados sobre tejidos sanos como pasa en la actualidad con algunas quimioterapias que no solo atacan a las células enfermas.

Para demostrar que el sistema funcionaba, los investigadores construyeron dentro de células humanas versiones biológicas de componentes utilizados en informática y electrónica. Entre ellos desarrollaron un “full adder” o sumador completo, capaz de realizar operaciones binarias simples, y un multiplexor biológico, un dispositivo que selecciona una señal específica entre varias opciones posibles. También incorporaron mecanismos capaces de detectar errores cuando las instrucciones recibidas por la célula son incompatibles.

Aunque el objetivo no era construir una computadora biológica, estos experimentos demostraron que las células pueden ejecutar procesos lógicos cada vez más sofisticados. “Los científicos quisieron durante mucho tiempo programar células para que reconozcan enfermedades y respondan automáticamente”, señalaron los investigadores al presentar los resultados.

Una de las pruebas más relevantes del estudio estuvo relacionada con la inmunoterapia. Los investigadores programaron células para producir interleucina-15 (IL-15), una proteína capaz de estimular al sistema inmunológico y potenciar la respuesta contra células tumorales. La producción de esa molécula no ocurría de manera permanente, sino únicamente cuando la célula detectaba la combinación de señales establecida por el circuito genético diseñado por los científicos.

Ese concepto resulta particularmente atractivo para la investigación oncológica. La posibilidad de crear terapias celulares capaces de distinguir patrones biológicos mucho más específicos abre la puerta a estrategias de precisión que actúen solo donde son necesarias.

También podría tener aplicaciones en el desarrollo de tratamientos personalizados. En lugar de responder únicamente a la presencia de una proteína o una mutación, una célula podría verificar simultáneamente múltiples biomarcadores antes de liberar un medicamento o activar una respuesta inmunológica. El resultado sería un sistema potencialmente más selectivo y adaptable a las características particulares de cada paciente.

Sin embargo, los propios investigadores advierten que todavía queda un largo recorrido por delante antes de llegar a la clínica. El trabajo fue realizado en laboratorio y no constituye un tratamiento disponible para pacientes. Tampoco se trata de un ensayo clínico. Lo que lograron demostrar es la viabilidad de una nueva arquitectura biológica para programar células humanas de manera más eficiente.

“El sistema es mucho más eficiente que los diseños anteriores porque varias señales pueden procesarse simultáneamente mediante cálculos complejos”, explicaron los autores.

Con información de la agencia Xinhua

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