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Jimmy Venegas
Biólogos han construido un "circuito" genético programable que puede reintegrarse en las células para responder a demanda a casi cualquier señal deseada. Una versión del circuito hace a las células humanas sensibles a un medicamento antiviral - pero sólo si estás están sintetizando cantidades anormales de una proteína implicada en el cáncer. La técnica podría tener una amplia gama de usos, por ejemplo, persuadir a las células madre a transformarse en diferentes tejidos una vez dentro del cuerpo o hacer que las plantas actíven un programa de defensa en respuesta a una baja de nutrientes.
"La idea general aquí es ser capaz de controlar el comportamiento celular y las decisiones celulares en respuesta potencialmente a cualquier proteína de interés", dice Christina Smolke, una bioingeniero de la Universidad de Stanford en California, quien dirigió el nuevo estudio, publicado en línea en Science.
El principal desafío en el control de cómo se comportan las células ha sido la forma de aprovechar las vías celulares. Para ello, Smolke y su equipo construyeron un tramo de ADN que actúa como circuito genético. Cuando se inserta en las células y transcribe a ARN, el circuito codifica la proteína que se produce sólo cuando se detecta la presencia o ausencia de una proteína diana particular, dentro de la célula.
Por ejemplo, el equipo creó un circuito que contiene el gen de una enzima que hace que las células sean sensibles a un medicamento antiviral, el ganciclovir. Ellos insertaron una señal de parada en la secuencia del gen que impide que la célula utilice el ARN mensajero resultante para producir una proteína útil. Pero junto a la señal de parada ellos codificaron un tramo corto de ARN - un aptamero - que reconoce una proteína de señalización llamada beta-catenina, la cual es producida en exceso por parte de algunos tumores. Cuando el aptamero se une a su objetivo, este hace que la célula empalme el ARN mensajero de un modo que elimina la señal de parada, lo que permite la producción de enzimas.
Para probar su circuito, los investigadores estimularon las células humanas para producir beta-catenina adicional - como si fueran células cancerosas - luego las trataron con ganciclovir. Las células que contenían los circuitos fueron destruídas por el fármaco.
"Esta es una muy inteligente y bella obra", dice Wendell Lim, un biólogo sintético de la Universidad de California en San Francisco.
En teoría, el circuito podría contener cualquier gen, y los aptámeros podrían ser diseñados para reconocer cualquier proteína. Al ajustar el "cableado" de tales circuitos, podrían hacer que las células respondan a la presencia o ausencia de una proteína deseada, dice Smolke. Incluyendo más de un aptamero en el mismo circuito, se podría incluso permitir a los investigadores activar diferentes respuestas a diferentes combinaciones de proteínas.
Adam Arkin, un biólogo de sistemas y sintéticos en el Lawrence Berkeley National Laboratory en California, dice que la nueva técnica es un gran avance debido a su flexibilidad. Otros esfuerzos para comandar la señalización celular han tendido a ser "más rígidos dentro de la ingeniería a medida", dice, mientras que el circuito Smolke puede ser utilizado para acceder a una amplia gama de procesos biológicos en diferentes tipos de células.
Estos circuitos se encuentran a años de distancia de pornerse en práctica de forma clínica, pero Smolke piensa que podrían llegar a combinarse con otros tratamientos experimentales para controlar dónde y cuando actúan dentro del cuerpo. Por ejemplo, las células madre pluripotentes capaces de generar una amplia gama de tejidos pueden ser instruidas para responder a las señales de la proteína en el cuerpo que hacen que se diferencien en el tipo deseado.
Fuente.-
- Nature-news/ Bespoke genetic circuits rewire human cells. Published online 25 November 2010 | Nature | doi:10.1038/news.2010.633
- Stephanie J. Culler, Kevin G. Hoff, Christina D. Smolke. Reprogramming Cellular Behavior with RNA Controllers Responsive to Endogenous Proteins. Science 26 November 2010: Vol. 330 no. 6008 pp. 1251-1255. DOI: 10.1126/science.1192128
