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Bienvenidos a la era del Bi-Fi, la "internet biológica"

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"Al igual que en la internet, en la que la información va y viene entre computadoras, hemos logrado enviar paquetes de información física entre bacterias", dijo Mónica Ortiz. Foto: Norbert von der Groeben

Un virus inocuo fue utilizado por científicos en Estados Unidos para enviar mensajes genéticos de una célula a otra, en un sistema de mensajería celular descrito por los investigadores como una especie de internet biológica o "Bi-Fi".

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El nuevo sistema aumenta en gran medida la complejidad y cantidad de información que puede ser transmitida en la comunicación celular.
Los investigadores, la estudiante de doctorado Mónica Ortiz y el profesor de bioingeniería Drew Endy, de la Universidad de Stanford, utilizaron un virus llamado M13, que tiene dos características clave: una vez que invade a su víctima no es letal y puede envolver o "empaquetar" cadenas de ADN con grandes cantidades de información.
"En nuestro sistema, la comunicación tiene lugar cuando una bacteria libera una partícula bacteriófaga, es decir un virus que infecta una bacteria. Esa partícula envuelve una secuencia de ADN y cuando entra en una segunda bacteria esparce no su propio material genético, sino el ADN que hemos codificado", le dijo Mónica Ortiz a BBC Mundo.
"Al igual que en la internet, en la que la información va y viene entre computadoras, hemos logrado enviar paquetes de información física entre bacterias".
Los científicos señalan que el nuevo mecanismo podría ayudar en el futuro al diseño de sistemas para la regeneración de tejidos u órganos.

Mensaje y mensajero

40.000 pares de bases pueden ser "empaquetadas" en el virus mensajero. Imagen: Laguna Design/SPL

El virus M13 empaqueta mensajes genéticos. Una vez dentro de su anfitrión se reproduce, tomando cadenas de ADN que los ingenieros pueden controlar, rodeándolas una a una y enviándolas en cápsulas dentro de proteínas producidas por el virus para infectar otras células. Una vez que ingresan a la nueva célula esas "cápsulas" liberan su mensaje de ADN.
El sistema basado en el virus M13 funciona esencialmente como una conexión de internet inalámbrica que permite a las células enviar y recibir mensajes, más allá del contenido de los mismos.
"Hemos separado al mensaje del canal de comunicación. Ahora podemos enviar cualquier mensaje de ADN que querramos a células específicas dentro de una comunidad microbiana compleja", afirmó Ortiz.
"En nuestro sistema, el mensajero o canal es la partícula bacteriófaga y el mensaje es la secuencia de ADN que hemos elegido codificar. Puesto que podemos cambiar la secuencia que deseamos enviar y mantener la misma partícula vehículo, hemos efectivamente separado al mensaje de su canal", dijo la investigadora a BBC Mundo.

Grandes cantidades de información

"Es difícil saber a donde puede llevar este trabajo, pero ciertamente dos potenciales aplicaciones serían coordinar la regeneración de tejidos y la producción de biomateriales"

Mónica Ortiz, Universidad de Stanford

Las células usan varios mecanismos para comunicarse, por ejemplo, sustancias químicas, pero estos mensajes pueden ser de complejidad limitada. Las señales químicas son al mismo tiempo mensaje y mensajero, ambas funciones no están separadas.
"Si la red de comunicación se basa en azúcar los mensajes están limitados a más azúcar, menos azúcar, o no azúcar", explicó Endy.
Los bioingenieros pueden programar células con M13 para comunicar mensajes mucho más complejos, como "comenzar a crecer", "dejar de crecer" o "producir insulina".
"M13 puede empaquetar hasta 40.000 pares de bases, aproximadamente el 1% del genoma bacteriano", dijo Ortiz. Los pares de bases funcionarían efectivamente como los unos y ceros en los sistemas informáticos.

Tejidos y biocombustibles

En el futuro, la internet biológica podría llevar a "fábricas biosintéticas", en las que grandes cantidades de microbios colaboren en la elaboración, por ejemplo, de biocombustibles.
"La internet biológica está es su infancia. Pero cuando la internet comenzó en la década del 70 era difícil imaginar la riqueza de usos que tiene hoy en día", señaló Ortiz.
La científica dijo a BBC Mundo que "es difícil saber a donde puede llevar este trabajo, pero ciertamente dos potenciales aplicaciones serían la regeneración de tejidos y la producción de biomateriales".
El estudio fue publicado en la revista científica Journal of Biological Engineering.