Una forma de vida creada mediante ingeniería inversa podría utilizarse para pruebas farmacológicas.
Los bioingenieros han desarrollado una medusa artificial utilizando silicona y células musculares del corazón de una rata. Esta criatura sintética, conocida como medusoide, parece una flor de ocho pétalos. Cuando se coloca en un campo eléctrico, late y nada como sus contrapartes vivas.
“Morfológicamente, hemos construido una medusa. Funcionalmente, hemos construido una medusa. Genéticamente, es una rata”, explica Kit Parker, biofísico de la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, quien lideró el proyecto. Los resultados se publicaron en la edición del 22 de julio de la revista Nature Biotechnology.
El laboratorio de Parker se dedica a crear modelos artificiales de tejidos cardíacos humanos para la regeneración de órganos y la prueba de medicamentos. Construyeron el medusoide para entender las “leyes fundamentales de las bombas musculares”. Es un enfoque ingenieril para la ciencia básica: demostrar que se comprenden los principios fundamentales al construir algo basado en ellos.
En 2007, Parker buscaba nuevas formas de estudiar las bombas musculares y visitó el Acuario de Nueva Inglaterra en Boston, Massachusetts. “Vi el espectáculo de las medusas y me impactó”, dice. “Pensé: Sé que puedo construir eso”. Reclutó a John Dabiri, un bioingeniero que estudia la propulsión biológica en el Instituto Tecnológico de California (Caltech) en Pasadena. “Le dije, ‘John, creo que puedo construir una medusa’. Él no me conocía, pero estaba muy entusiasmado, así que accedió”.
Janna Nawroth, estudiante graduada de Caltech, realizó la mayor parte de los experimentos, comenzando por mapear cada célula del cuerpo de las crías de la medusa común (Aurelia aurita) para entender cómo nada. La copa de esta medusa consta de una única capa de músculo con fibras alineadas alrededor de un anillo central y a lo largo de ocho radios.
Para hacer que la copa se contraiga, las señales eléctricas se propagan a través del músculo en una onda suave, “como cuando lanzas un guijarro en el agua”, dice Parker. “Es lo mismo que ocurre en el corazón. Creo que para lograr un bombeo muscular, la actividad eléctrica debe expandirse como una onda”.
Forma y función
Nawroth creó una estructura con propiedades similares, cultivando una única capa de músculo cardíaco de rata en una lámina moldeada de polidimetilsiloxano. Al aplicar un campo eléctrico, el músculo se contraía rápidamente, comprimiendo el medusoide y replicando el batir de la medusa. La silicona elástica luego hacía que el medusoide recuperara su forma original, listo para el siguiente impulso.
Cuando se coloca entre dos electrodos en el agua, el medusoide nada como una medusa real, generando corrientes de agua similares a las que las medusas utilizan para atrapar alimento. “Pensamos que si logramos recrear el vórtice, habríamos hecho un buen trabajo, y lo hicimos”, comenta Parker. “Tomamos una rata y la reconstruimos como una medusa”.
“Esto es realmente impresionante”, dice Joseph Vacanti, ingeniero de tejidos del Hospital General de Massachusetts en Boston. “Es una demostración poderosa de ingeniería quimérica de sistemas utilizando componentes vivos y no vivos”.
Parker afirma que su equipo está llevando la biología sintética a un nuevo nivel. “Normalmente, cuando hablamos de formas de vida sintética, alguien toma una célula viva y le introduce nuevos genes. Nosotros hemos construido un animal. No se trata solo de genes, sino de morfología y funcionalidad”.
El equipo planea ahora construir un medusoide utilizando células cardíacas humanas. Los investigadores han presentado una patente para usar su diseño, o algo similar, como plataforma para probar medicamentos. “¿Tienes un medicamento para el corazón?”, dice Parker. “Déjame ponerlo en mi medusa y te diré si puede mejorar el bombeo”.
También esperan realizar ingeniería inversa en otras formas de vida marina, dice Parker. “Tenemos todo un tanque de criaturas allí, y nos han pedido un pulpo”.
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