Diseño de circuitos vivos utilizando bacterias con funciones lógicas

Se trata de manipular los mecanismos de comunicación entre células para programarlas con funciones predefinidas que son clave para el desarrollo de circuitos lógicos que usen tecnología viva el lugar de electrónica.

El diseño de biocircuitos sintéticos que realicen funciones predefinidas se ha convertido en un área científica que está creciendo exponencialmente durante los últimos años. Los avances en la secuenciación del genoma bacteriano, el conocimiento de las redes genéticas y los estudios sobre la comunicación célula-célula (quorum sensing) son los puntos de partida de esta investigación.

A diferencia de la mayoría de biocircuitos, que se construyen dentro de una sola célula, los autores de este trabajo proponen un modelo en el que cada bacteria es considerada como una puerta lógica independiente. La manera de controlar el flujo de la información entre ellas es modificar las conexiones químicas que derivan en la comunicación inter-celular.
 

Propuesta de un circuito XOR. 1) Representación esquemática de un circuito XOR electrónico, formado por tres puertas lógicas. 2) Diseño biológico equivalente utilizando tres cepas de bacterias.

Se hace hincapié en una característica muy importante en el biocircuito: la modularidad. El hecho de tener varias cepas modificadas genéticamente para responder cada una a una función lógica diferente hace que podamos tener biocircuitos distintos dependiendo de las cepas que mezclemos. Esto evita el re-diseñar todo el circuito cada vez que busquemos una función particular.

La utilización de quorum sensing como medio de conexión entre las puertas (bacterias) lógicas permite la utilización del umbral en la concentración de señales químicas para reducir el ruido en el circuito.

El biocircuito, en contraste con un circuito electrónico habitual, será aplicable en dominios en los que la maquinaria eléctrica no puede llegar. A medida que la biología sintética avance, se podrán ver aplicaciones importantes -y no sólo diseños- en campos tan distintos como la ecología o la medicina.