{"id":34567,"date":"2022-09-01T04:22:57","date_gmt":"2022-09-01T09:22:57","guid":{"rendered":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/la-computacion-basada-en-celulas-se-vuelve-analogica\/"},"modified":"2022-09-01T04:22:57","modified_gmt":"2022-09-01T09:22:57","slug":"la-computacion-basada-en-celulas-se-vuelve-analogica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/la-computacion-basada-en-celulas-se-vuelve-analogica\/","title":{"rendered":"La computaci\u00f3n basada en c\u00e9lulas se vuelve anal\u00f3gica"},"content":{"rendered":"

WIKIMEDIA, Mattosaurs\/NIAIDLa creaci\u00f3n de circuitos gen\u00e9ticos que responden a una variedad de entradas ha permitido a los investigadores crear calculadoras basadas en c\u00e9lulas que pueden realizar funciones matem\u00e1ticas complicadas, en una nueva investigaci\u00f3n publicada la semana pasada (mayo 15) en Naturaleza<\/em>. Los cient\u00edficos esperan que los circuitos basados en c\u00e9lulas, que responden a los cambios ambientales en un amplio rango, abran nuevas aplicaciones para estas computadoras celulares.<\/p>\n

“Es’un avance conceptual en el campo” dijo James Collins, un bi\u00f3logo sint\u00e9tico de la Universidad de Boston que no particip\u00f3 en la investigaci\u00f3n. Los investigadores han \u00abdemostrado ahora que pueden desarrollar una amplia clase de circuitos para explotar la din\u00e1mica anal\u00f3gica dentro de las c\u00e9lulas vivas\u00bb.<\/p>\n

La mayor\u00eda de los esfuerzos para dise\u00f1ar circuitos basados en genes sint\u00e9ticos dentro de las c\u00e9lulas vivas se han centrado en estrategias digitales, como el uso de la presencia o ausencia de una sustancia qu\u00edmica para inducir una decisi\u00f3n de destino celular binaria, como diferenciarse o no, por ejemplo. Pero crear un circuito que transforme…<\/p>\n

Obligar a las c\u00e9lulas con propensiones anal\u00f3gicas a actuar digitalmente puede resultar en circuitos demasiado complejos, explic\u00f3 Khalil. Los circuitos anal\u00f3gicos tambi\u00e9n podr\u00edan tener diferentes aplicaciones de los circuitos digitales, dijo el autor principal Timothy Lu, bi\u00f3logo sint\u00e9tico del Instituto Tecnol\u00f3gico de Massachusetts (MIT). Por ejemplo, se podr\u00eda dise\u00f1ar un circuito para maximizar la expresi\u00f3n de una prote\u00edna, digamos insulina, en bacterias, evitando niveles t\u00f3xicos. Un dise\u00f1o digital solo podr\u00eda activar o desactivar la producci\u00f3n de insulina. En cambio, un circuito anal\u00f3gico podr\u00eda encontrar el punto de equilibrio a lo largo del rango de posibles niveles de expresi\u00f3n de insulina que maximiza la producci\u00f3n de insulina mientras mantiene felices a las c\u00e9lulas, explic\u00f3 Lu.<\/p>\n

So Lu y los colegas del MIT Ramiz Daniel, Jacob Rubens y Rahul Sarpeshkar se propusieron dise\u00f1ar circuitos en Escherichia coli<\/em> que pudieran realizar funciones basadas en una variedad de entradas, como el indicador de temperatura de un termostato. Espec\u00edficamente, los circuitos eran sensibles a los niveles de az\u00facar arabinosa o acil homoserina lactona (AHL). La adici\u00f3n de cualquiera de estas dos mol\u00e9culas activaba la expresi\u00f3n de un factor de transcripci\u00f3n que impulsaba la expresi\u00f3n de una prote\u00edna fluorescente, mCherry, en un segundo pl\u00e1smido. El factor de transcripci\u00f3n tambi\u00e9n aument\u00f3 su propia expresi\u00f3n, creando un bucle de retroalimentaci\u00f3n positiva.<\/p>\n

Al aumentar el n\u00famero de pl\u00e1smidos mCherry en relaci\u00f3n con los pl\u00e1smidos que contienen factor de transcripci\u00f3n en las bacterias, los investigadores descubrieron que las c\u00e9lulas pod\u00edan realizar logaritmos, transformando la concentraci\u00f3n de arabinosa (variada hasta en 4 \u00f3rdenes de magnitud) en un cambio lineal en la intensidad de la fluorescencia.<\/p>\n

La combinaci\u00f3n de circuitos sensibles a la arabinosa y AHL y la adici\u00f3n ocasional de un represor transcripcional permiti\u00f3 a los investigadores utilizar las c\u00e9lulas que realizan logaritmos para dise\u00f1ar circuitos que podr\u00edan sumar, dividir y calcular leyes de potencia, reflejadas en la intensidad fluorescente. Por ejemplo, el circuito divisor calcul\u00f3 la proporci\u00f3n de dos entradas qu\u00edmicas arabinosa y AHL y produjo una salida fluorescente proporcional a la concentraci\u00f3n de arabinosa dividida por la concentraci\u00f3n de AHL.<\/p>\n

Capaz de responder a una amplia gama de concentraciones de entrada, los circuitos anal\u00f3gicos ofrecen capacidades mejoradas de biodetecci\u00f3n sobre el enfoque de encendido\/apagado de las estrategias digitales, dijo Collins. La creaci\u00f3n de circuitos similares en c\u00e9lulas eucariotas deber\u00eda ser el siguiente paso para ampliar las posibles aplicaciones de tales circuitos, agreg\u00f3.<\/p>\n

Lu y sus colegas tambi\u00e9n est\u00e1n trabajando para simplificar a\u00fan m\u00e1s su estrategia. En este momento, los circuitos est\u00e1n codificados en dos pl\u00e1smidos, pero los investigadores esperan condensarlos en uno solo.<\/p>\n

Esta contribuci\u00f3n es un tour de force t\u00e9cnico, dijo Khalil. Mucha gente en biolog\u00eda sint\u00e9tica todav\u00eda est\u00e1 jugando con c\u00e9lulas para construir circuitos l\u00f3gicos. . . . [Esta investigaci\u00f3n] ha ido mucho m\u00e1s all\u00e1 de los retoques.<\/p>\n

R. Daniel et al., Computaci\u00f3n anal\u00f3gica sint\u00e9tica en c\u00e9lulas vivas, Nature<\/em><\/strong>, doi:10.1038\/nature12148, 2013.<\/strong><\/p>\n

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