Crean células sintéticas que se comportan como biológicas

Las células, en cierto sentido, son la piedra Rosetta de nuestra vida: nos permiten explicar la biología, la evolución y en muchos sentidos, el futuro. Por ello es tan importante su estudio. Y una de las vertientes para ello es la ingeniería inversa: la creación de células sintéticas. Gracias a ellas podemos hablar sobre regeneración o modificación del ADN. Ahora, un estudio publicado en Science, muestra cómo logran que células artificiales realicen funciones vitales.

Se trata de un avance destinado a comprender cómo se mueven las células y crear nuevas formas de transportar medicamentos a través del cuerpo, según el equipo de científicos de Johns Hopkins Medicine, quienes aseguran que han construido una célula sintética mínima que sigue una señal química externa y demuestra un principio rector de la biología llamado “ruptura de simetría.”

La ruptura de simetría es un paso que precede al movimiento de una célula y ocurre cuando las moléculas en su interior, que inicialmente están dispuestas simétricamente, se reorganizan de forma asimétrica, generalmente en respuesta a estímulos. Esto es similar a cómo las aves migratorias rompen la simetría cuando cambian a una nueva formación en respuesta a la presencia del Sol o puntos de referencia. A nivel microscópico, las células inmunes, por ejemplo, detectan señales químicas en el sitio de una infección y rompen la simetría para atravesar la pared de un vaso sanguíneo y llegar al tejido infectado.

“La noción de ruptura de simetría es crucial para la vida y afecta campos tan diversos como la biología, la física y la cosmología – explica Shiva Razavi, autora principal del estudio -. Comprender cómo funciona la ruptura de la simetría es clave para desbloquear los fundamentos de la biología y descubrir cómo aprovechar esta información para diseñar terapias”.

Encontrar formas de imitar y controlar la ruptura de la simetría en las células sintéticas se ha considerado durante mucho tiempo esencial para comprender cómo las células pueden examinar su entorno químico y reorganizar su perfil y forma químicos en respuesta.

Para este estudio, el equipo de Razavi creó una vesícula gigante (una parte de la célula que almacena, transporta o digiere productos y residuos celulares) con una membrana de doble capa: una célula o protocélula sintética simplificada y básica hecha de fosfolípidos, proteínas purificadas, sales y ATP que proporciona energía. En sus experimentos, Razavi diseñó con éxito la protocélula con una capacidad de detección química que hace que la célula rompa la simetría, cambiando de una esfera casi perfecta a una forma desigual. El sistema fue diseñado específicamente para imitar el primer paso de una respuesta inmune, capaz de indicar a los neutrófilos que ataquen a los gérmenes basándose en las proteínas que detectan a su alrededor, dicen los investigadores.

“Nuestro estudio demuestra cómo una entidad similar a una célula puede detectar la dirección de una señal química externa, imitando las condiciones que encontraría en un organismo vivo - añade Razavi -. Al construir una estructura similar a una célula desde cero, podemos identificar y comprender mejor los componentes esenciales necesarios para que una célula rompa la simetría en su forma más simplificada”.

Gracias a este avance, algún día se podría utilizar la detección química para la administración selectiva de fármacos dentro del cuerpo.

“La idea es que puedes empaquetar cualquier cosa que quieras en estas burbujas (proteínas, ARN, ADN, tintes o moléculas pequeñas), decirle a la célula adónde ir usando sensores químicos, y luego hacer que la célula explote cerca de su objetivo previsto para que un medicamento puede liberarse”, añade el coautor Takanari Inoue.

El próximo paso es dotar a estas células sintéticas de la capacidad de moverse hacia un objetivo deseado. Así, se podrían lograr importantes aplicaciones potenciales en la administración dirigida de fármacos, la detección ambiental y otras áreas donde el movimiento preciso y la respuesta a los estímulos son cruciales.