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.
