La biología sintética trata de diseñar sistemas biológicos complejos a base de combinar piezas (bioladrillos) que interactúan entre sí.
El bioladrillo más obvio es una célula completa.
Ricard Solé (Institut de Biologia Evolutiva, CSIC-UPF, Barcelona) y sus colegas han desarrollado un nuevo procedimiento para implementar circuitos lógicos combinacionales complejos utilizando puertas lógicas elementales implementadas mediante células de levadura modificadas por ingeniería genética.
Células que actúan como puertas lógicas de tipo AND, NOT, o IMPLICA permiten construir otras puertas lógicas como NAND o NOR y circuitos lógicos de 2 o 3 entradas como un multiplexor MUX2-1 o un sumador de un bit con acarreo.
El artículo técnico ha sido aceptado por Nature y promete iniciar una nueva era en la biología sintética, la era de la computación con circuitos combinacionales reprogramables y reusables gracias a “consorcios celulares.”
El artículo técnico es Sergi Regot, Javier Macia, et al. “Distributed biological computation with multicellular engineered networks,” Nature, Published online 08 December 2010. Las aplicaciones futuras en biomedicina y bioingeniería
son enormes, pero habrá que comprender mejor los problemas
de escalabilidad, la robustez ante ruido, y los problemas de fan in y fan out de esta nueva técnica para implementar circuitos biológicos de lógica combinacional.
Aún así, los resultados obtenidos hasta ahora son muy espectaculares.
La computación basada en consorcios celulares se basa en la idea de utilizar la comunicación intercelular en una población tanto entre células idénticas
y células diferentes entre sí cuyo genoma ha sido modificado genéticamente aplicando técnicas de biología sintética.
Cada célula responde a una o dos entradas posibles y puede producir
una salida.
Construyendo una pequeña librería de células que implementen ciertas puertas lógicas básicas (como las puertas AND o IMPLICA) se pueden construir circuitos más complejos que implementen una función booleana arbitraria.
Cada célula responde a entradas externas y a moléculas mensajeras
(que se producen en unas células, se difunden por el medio de cultivo y son recibidas por otras células).
La mayoría de las funciones lógicas de 2 y 3 entradas se pueden construir
con entre 2 y 5 células.
Más aún, utilizando tres células se pueden implementar más de 100 funciones lógicas, y usando cuatro células mása de 200.
Los investigadores han implementado in vivo puertas lógicas OR, NAND, XNOR, XOR y varios circuitos complejos, como un multiplexador MUX2to1
(que selecciona una entre dos entradas y dirige su valor a la salida)
y un sumador de un bit con acarreo (que en serie permite construir un sumador de varios dígitos binarios).
Science
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