Un equipo de científicos anuncia la creación de la primera 'máquina biológica' a partir de células animales
La historia que leerán a continuación no es ni sobre robots ni sobre la manipulación de formas de vida en etapas incipientes. Tampoco es sobre la génesis de la vida artificial. Es algo más complicado que todo esto. Se trata de la creación de un nuevo tipo de máquinas vivientes. Una vez lanzada una advertencia sobre la complejidad de este logro, ahí va la noticia. Un equipo de investigadores ha anunciado la creación de unas minúsculas «máquinas completamente biológicas«, de apenas un milímetro de tamaño, a partir de células embrionarias de rana. Es decir, desde cero. «Se trata de un nuevo tipo de artefacto: un organismo vivo y programable», matiza Joshua Bongard, uno de los investigadores responsables de esta creación.
Estamos, por lo tanto, ante la primera vez que se crea un organismo artificial (o robot, para que nos entendamos) a partir solo de células vivas y reprogramadas. Pero eso no es todo. El logro, publicado este mismo lunes en la revista científica PNAS, también responde a una de las grandes preguntas de la biología. Cómo las células cooperan para construir cuerpos funcionales y de qué manera podemos intervenir en este proceso para construir a nuestro antojo un organismo que ejerza una función específica. Se trata, por lo tanto, paso decisivo en el intento de controlar las normas del juego de la biología.
De ahí que la comunidad científica acoja con emoción este nuevo éxito. Ricard Solé y Núria Montserrat, expertos independientes consultados por este diario, coinciden en señalar que este hito marca un antes y un después en las investigaciones sobre máquinas vivientes. «Es una prueba de concepto muy importante y entiendo el entusiasmo, pero aún queda un largo camino por recorrer antes de que podamos medir sus posibles aplicaciones», estima Solé, investigador ICREA en el Institut de Biologia Evolutiva (IBE, UPF-CSIC). «Han logrado algo revolucionario, que es generar estructuras funcionales gracias a la combinación de machine learning y programación biológica. Pero la parte más interesante de esta investigación es que ahonda en preguntas que están en el aire desde hace más de cien años como, por ejemplo, cómo las células se agrupan para crear estructuras específicas y realizar determinadas funciones», añade Montserrat, investigación ICREA y jefa de grupo en el Instituto de Bioingeniería de Catalunya (IBEC). «Estamos ante un campo de estudio disruptivo en el que se trabaja con ideas fuera de lo establecido», subraya la investigadora.
Programando la vida
Para entender el nacimiento (o la creación, según como se mire) de estos «primeros robots vivientes» hay que ir desde el principio. El experimento empieza en las entrañas del superordenador ‘Deep Green’ de la Universidad de Vermont. Es ahí donde los investigadores, liderados por el experto en robótica evolutiva Sam Kriegman, ejecutaron un algoritmo para investigar, a partir de una base de datos con un centenar de células digitalizadas, qué combinación de elementos podría dar lugar a una nueva forma de vida que, además, fuera capaz de ejecutar tareas básicas por su propia cuenta. Las simulaciones desvelaron cuáles eran los diseños más prometedores que tendrían que estudiarse en un laboratorio.
Ya en manos de un equipo de biólogos de la Universidad de Tufts y con la colaboración del microcirujano Douglas Blackiston, los investigadores intentaron que el éxito logrado ‘in silico’ también cobrara vida ‘in vitro’. En esta segunda etapa del experimento, se recolectaron células madre extraídas a partir de embriones de ranas africanas (Xenopus laevis). Estas, a su vez, se separaron en unidades individuales y se dejaron incubar. A continuación, con la ayuda de pinzas y electrodos minúsculos, los expertos se dispusieron a cortar y pegar las células en las combinaciones que habían prosperado en el superordenador. Y fue ahí donde surgió la magia. O, mejor dicho, donde la ciencia logró ‘ensamblar una nueva forma de vida’.
Los investigadores recalcan que estas combinaciones de células creadas en el laboratorio no existen en la naturaleza. De ahí que, dada su arquitectura, puedan considerarse como robots. O, en este caso, en honor a las ranitas que prestaron sus embriones al experimento, estaríamos ante los primeros ‘xenorobots‘ que cobran vida gracias a la combinación de las normas introducidas por la programación y una autoorganización espontánea. La combinación de células de la piel con células del músculo cardíaco, por ejemplo, dio lugar a un milimétrico artefacto capaz de moverse en línea recta y explorar su entorno durante días. Otros diseños, en cambio, mostraron ante los microscopios su capacidad de moverse en círculos y empujar algunos gránulos hacia un punto común.
Aplicaciones futuras
Y, por ahora, esto es todo lo que se ha conseguido. Pero lo que para muchos podría parecer un hito escueto, en un futuro podría dar lugar a una infinidad de aplicaciones. Michael Levin, uno de los investigadores responsables de este estudio, explica que la futura evolución de estos ‘robots vivientes’ tendrá «un impacto masivo en la biomedicina». A largo plazo, si se logra descifrar cómo instruir a una célula para que ejerza una función específica, los expertos plantean una revolución en el ámbito de la medicina regenerativa. Se podría, por ejemplo, diseñar o regenerar partes del cuerpo. «El objetivo a largo plazo aquí es descubrir cómo los agentes vivos (células) pueden ser motivados para construir cosas específicas, y cómo explotar su plasticidad y competencia para hacer cosas que son demasiado difíciles», argumenta Levin. Pero, por ahora, dado que es temprano para el entusiasmo, los expertos optan por volcar su entusiasmo en el logro científico en sí y, a partir de ahí, seguir investigando.