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Xenobots, herramienta útil para la biomedicina

Brenda Terrazas/Diana Rojas
La UNAM cuenta con excelentes expertos en simulaciones y en cómputo, ejemplo de ello es la Supercomputadora Miztli

El pasado 13 de enero la revista PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) publicó un avance científico que cumple todos los requisitos para convertirse en un hito en la historia de la investigación biotecnológica.

¿Qué fue lo que hicieron?

Un grupo de investigadores de las universidades de Tufts, Vermont y del Instituto Wyss de Harvard, crearon un sistema orgánico novedoso y funcional fabricado a partir de una combinación de células cardiacas y epidérmicas provenientes de una rana de uñas africana.

A esta “nueva forma de vida” se le denominó xenobots, ya que el nombre científico de la rana es Xenopus laevis, y se presumía era un robot, por la manera en que fue diseñado, a través de un algoritmo evolutivo complejo en una supercomputadora de la Univesidad de Vermont. Sin embargo, la palabra robots resulta también un poco alejada de este trabajo, ya que se encuentran dotados de gran plasticidad, y ajenos a las estructuras sintéticas, poseen una gran capacidad regenerativa.

¿Qué son los algoritmos evolutivos?

La doctora Adriana Menchaca Méndez, profesora asociada de la Escuela Nacional de Estudios Superiores (ENES) campus Morelia de la UNAM, explica que la Computación Evolutiva es utilizada para resolver una amplia variedad de problemas que los algoritmos clásicos no pueden resolver con un tiempo de cómputo razonable. Los algoritmos evolutivos son considerados como técnicas “metaheurísticas”. Es decir, un método heurístico para resolver un problema general.

Contrucción in silico de los ‘xenobots’ mediante computación evolutiva. Imagen: PNAS

“Lo que hacen las heurísticas es tratar de encontrar buenas soluciones a un problema, la más acertada, aunque podría no ser la óptima”, refiere Menchaca Méndez. “Se utilizan, por ejemplo, para diseño de vehículos, planificación de horarios, minimización de tiempos o distancias en recorridos, entre otras cosas”.

La Computación Evolutiva proporciona un marco general para crear nuevos algoritmos combinando diferentes conceptos derivados de la evolución de las especies formulada por Charles Darwin. “Imitamos lo que hacen los sistemas vivos en la naturaleza, siguiendo las mismas reglas, ya que ésta también resuelve problemas de optimización para así guiar la evolución de los organismos”.

“Así, podríamos guiar in silico (simulado en una computadora) la formación de organismos que presentarán las características que nosotros deseamos, sin superar claro sus capacidades naturales, es una serie de ensayo y error. Podríamos escoger a un individuo dentro de una población, ambiente y tiempo específico, que fuera el más ‘apto’ para sobrevivir”, detalla la investigadora universitaria.

Es un trabajo que apenas da sus primeros pasos, expresa Menchaca Méndez. Los organismos generados fueron configurados para exhibir sólo cuatro comportamientos diferentes: locomoción, manipulación de objetos, transporte de objetos y comportamiento colectivo.

Para el doctor Rafael Vázquez Duhalt, jefe del departamento de Bionanotecnología del Centro de Nanociencias y Nanotecnología (CNyN) de la UNAM, “es un trabajo pionero, ya que utilizaron la Inteligencia Artificial (IA) para poder crear organismos funcionales, algo que no se había intentado. El diseño de este ‘conjunto de células’ utilizando un novedoso software para mimetizar tejidos nos conducirá a un nuevo avance en el área de biotecnología”.

 ¿La UNAM tiene la capacidad para realizar este tipo de ensayos?

Vázquez Duhalt declara que sí, lo novedoso es el uso de los algoritmos evolutivos para predecir la construcción. La UNAM cuenta con excelentes expertos en simulaciones y en cómputo, tenemos la Supercomputadora Miztli que posee una capacidad de hasta 86,365 computadoras personales de última generación, y la que se encuentra en la Universidad de Vermont de 20,000.

Posibles aplicaciones

El investigador universitario menciona que la investigación puede ser una herramienta útil en biomedicina. Estas entidades tienen la ventaja de ser biodegradables, por lo que desaparecerían sin dejar rastro una vez cumplido su cometido.

“Lo interesante sería reconstruir ‘tejidos nuevos’ o ‘pseudo-órganos’ con funciones muy específicas que puedan ser implantados, esos tejidos podrían ser incluso obtenidos de las mismas células del paciente. Es un procedimiento que no implica ninguna manipulación genética pues usa las células madre del organismo”.

Se ha pensado que estos nuevos sistemas podrían gestionar la contaminación radioactiva o recolectar microplásticos en los océanos, al respecto Vázquez Duhalt comenta que en estos casos es mejor utilizar bacterias, más económicas y eficientes que las células animales.

“En términos de remediación ambiental y eliminación de contaminantes las células animales no le ganan a las bacterias u hongos. Seguramente el futuro nos espera con más trabajos de este estilo”, concluye el investigador universitario.

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