La investigación reciente de la Universidad Hebrea marca un hito en la biología sintética al demostrar que las células humanas pueden procesar múltiples señales biológicas al mismo tiempo con un conjunto reducido de instrucciones genéticas. Este avance, descrito como una forma de “procesadores biológicos”, abre la puerta a diagnósticos y respuestas automáticas dentro del cuerpo con niveles de precisión que se acercan a los estándares de diseño de software.

En el estudio, la estudiante de doctorado Keren Roas y el Dr. Lior Nissim desarrollaron un sistema genético artificial que permite a las células seguir instrucciones en capas sin la usual pérdida de fiabilidad que acompaña a sistemas más complejos. Los resultados, publicados en Nature Communications, describen un método que podría, en un futuro, facilitar el diagnóstico de enfermedades y la respuesta automática dentro del organismo.

Una de las ideas centrales es la transplección de ARN, un proceso natural que une mensajes genéticos separados dentro de una célula para ejecutar tareas más complejas. Al combinar este mecanismo con elementos reguladores naturales y diseñados, los investigadores han construido herramientas moleculares que se comportan como procesadores biológicos.

Según el Dr. Nissim, este enfoque permite a las células ejecutar programas complejos utilizando mucho menos cálculo y menos bloques genéticos que antes. Esta reducción facilita la construcción de programas biológicos más avanzados sin sacrificar precisión ni consistencia funcional. “Nuestro enfoque permite a las células realizar programas complejos usando far fewer cálculos y bloques genéticos,” afirmó el Dr. Nissim, remarcando que así se puede concebir software biológico más sofisticado sin perder rendimiento.

Para demostrar la viabilidad de la plataforma, el equipo desarrolló un biological full adder (sumador completo) de tres bits, capaz de realizar operaciones binarias simples, y un multiplexor biológico, que selecciona una señal entre varias y la enruta hacia adelante. El progreso se supervisó mediante proteínas fluorescentes de diferentes colores, lo que permitió rastrear en tiempo real el recorrido de las señales a través de las células diseñadas.

Este marco no se limita a la demostración conceptual; incluye también mecanismos de seguridad integrados. Si una célula detecta una configuración genética inválida o sobrecargada, se activa una señal de aviso, una característica que, a futuro, podría ayudar a evitar errores en tratamientos médicos.

Como prueba práctica, los investigadores programaron células para producir Interleucina-15, una proteína inmune que potencia la acción de células inmunitarias contra el cáncer. En teoría, células programadas de forma similar podrían monitorizar múltiples marcadores de enfermedad y liberar tratamiento solo cuando fuera necesario, reduciendo efectos adversos y dañando menos tejido sano.

Al reducir la cantidad de material genético y la energía requeridos para la toma de decisiones celulares, este trabajo ofrece una caja de herramientas notablemente flexible para futuros desarrollos.

Si bien la escalabilidad y la fiabilidad de estos enfoques en contextos clínicos reales siguen siendo preguntas abiertas, la lógica subyacente sugiere que la medicina podría avanzar hacia un diseño más orientado al software, con “código biológico” que guíe a las células a actuar con precisión en el momento adecuado.

En síntesis, este avance sitúa a la biología en un terreno cercano a la ingeniería de sistemas: la capacidad de las células para procesar información de forma modular y controlada promete nuevas terapias más seguras, eficientes y personalizadas, marcando un paso decisivo hacia tratamientos que responden dinámicamente a las señales del organismo.

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