Estes son os ‘biobots’, os primeiros robots de células vivas creados por humanos

Na Universidade de Vermont (Estados Unidos), á que pertencen os creadores dos ‘biobots‘, fan un símil interesante para explicar o fito científico que acaban de conseguir: “Un libro está feito de madeira, pero non é un árbol. As células mortas foron reutilizadas para satisfacer outra necesidade”. Iso é o que fixeron os investigadores: a partir de células de pel de ra e do músculo cardíaco, foron quen de desenvolver máquinas ‘vivas’ de só un milímetro de ancho, que poden moverse cara a un obxectivo marcado pola man do home. Deste xeito, ábrese a porta a que estes ‘biobots’ poidan transportar medicamentos polo interior do organismo dun paciente e mesmo curarse a si mesmos.

“Non son un robot tradicional nin unha especie de animais; é unha nova clase de artefacto: un organismo vivo e programable”, explica Joshua Bongard, experto en informática e robótica que codirixou a investigación. Estas criaturas foron deseñadas nunha supercomputadora da universidade de Vermont, e posteriormente ensambladas e probadas por biólogos na universidade de Tufts.

Publicidade

“Podemos imaxinar moitas aplicacións útiles para estes robots vivos que outras máquinas non poden facer”, apunta Michael Levin, director do Centro de Bioloxía Rexenerativa e de Desenvolvemento desta última universidade. Por exemplo, di, será posible “buscar compostos nocivos ou contaminación radiactiva, recoller microplásticos nos océanos ou moverse por dentro das arterias para limpar os depósitos de placa acumulados nas paredes”.

via GIPHY

A descrición destes organismos publicouse este luns nun artigo da revista PNAS. Os autores sosteñen que o seu traballo “deseña máquinas completamente biolóxicas partindo de cero“. Despois de meses de traballo de computación, o autor principal do artigo, o doutorando Sam Kriegman, usou un algorimo evolutivo co que seleccionou miles de deseños acaídos para estas novas formas de vida. A estes deseños asignáronselles tarefas, como a locomoción nunha determinada dirección, co asesoramento da simulación por computador.

A medida que se ían executando todas as opcións, os investigadores afinaron e melloraron os modelos, seleccionando os máis prometedores. Foi entón cando o equipo da universidade de Tufts transferiu os deseños in silico (en computadora) a modelos in vivo.  Recolleron células nai da especie de ra Xenopus laevis, separándoas individualmente e deixando que incubaran. A través dunhas pinzas e un electrodo microscópicos, cortaron e uniron as células para reproducir na realidade os modelos computacionais.

E entón, as células comezaron a funcionar. As da pel formaron unha estrutura máis “pasiva”, mentres que as do músculo cardíaco comezaron a moverse cun patrón acorde co previsto polos investigadores. Demostrouse así que estes organismos poden desprazarse durante días ou semanas, cumprindo con tarefas como a de empurrar algunhas partículas cara a un lugar determinado.

“É un paso cara ao uso de organismos deseñados por ordenador capaces de transportar medicamentos de forma intelixente”, explica Bongard. O experto apunta tamén as vantaxes e desvantaxes destes novos entes: “A desvantaxe do tecido vivo é que é débil e degrádase, por iso usamos aceiro para moitas tecnoloxías. Pero os organismos teñen 4.500 millóns de anos de experiencia para rexenerarse e sobrevivir”. E cando morren, simplemente desaparecen. “Estes robots son totalmente biodegradables; cando cumpren co seu traballo, son como células mortas da pel”, engade Bongard. Alén disto, os investigadores tamén conseguiron que os ‘biobots’ se rexenerasen cando eran cortados pola metade.

Michael Levin e Joshua Bongard expoñen que a aprendizaxe destes ‘biobots’ abre tamén moitas cuestións por resolver para comprender a vida. “A gran pregunta en bioloxía é comprender os algoritmos que determinan a forma e a función; o xenoma codifica proteínas, pero as aplicacións transformadoras teñen pendente descubrir como ese hardware permite que as células cooperen para crear anatomías funcionais en condicións moi distintas”.

Así, tal e como detalla o artigo, estes ‘biobots’ son ras desde o punto de vista xenómico, pero non teñen nada que ver anatomicamente con estes animais. “Estas células poden ser inducidas a crear formas vivas moi interesantes e completamente distintas do que sería a súa anatomía predeterminada”.

Referencia: A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms (Publicado en PNAS).