Se precisarán décadas de investigación para desarrollar ordenadores
microscópicos que, en el interior de los tejidos, sea capaz de diagnosticar y combatir enfermedades. Sin embargo, investigadores israelíes del Instituto
Weizmann (https://www.weizmann.ac.il/) lograron un prototipo de computador biológico que ejecuta ambas funciones en un tubo de ensayo.
El modelo es tan diminuto que, en una gota de agua, entrarían un billón de
dispositivos idénticos. Pero tan increíble como su tamaño es su espectacular potencial médico, ya que sus enzimas y fragmentos de ADN están programados para detectar tumores y reaccionar produciendo un compuesto antitumoral.
El autor de este relevante avance bioinformático es uno de los
líderes mundiales en computación biológica. Se trata de Ehud Shapiro ( profesor de los Departamentos de Ciencias de la Computación,Matemáticas Aplicadas y Química Biológica en el Instituto Weizmann). Hace 3 años, Shapiro y sus colaboradores presentaron una primera versión, capaz de realizar cálculos matemáticos sencillos. Su última creación es capaz de avisar desde la realidad a la posibilidad de crear máquinas moleculares que operen en el interior del cuerpo humano para detectar enfermedades y corregirlas antes que surjan los síntomas. «Es lo más parecido a la idea de un médico en el interior de una célula», opina Shapiro.
La computadora biológica es una solución líquida que contiene ADN (ácido desoxirribonucleico) y enzimas, moléculas que hacen las funciones de software y hardware, respectivamente. Para
programar el software, Ehud Shapiro seleccionó pequeñas moléculas de AD,
con capacidad para interactuar de forma selectiva y detectar las concentraciones anómalas de otro tipo de ácido nucleico, el ARN (ácido ribonucleico), que se desencadenan en los tejidos si las células están afectadas por distintos tumores.
Para diseñar esa micromáquina informática se utilizaron moléculas de
ADN formadas por dos cadenas de nucleótidos, aunque en sus extremos sólo
había intencionadamente una sola cadena. Así , al detectar fragmentos de ARN y reconocerlos como biomarcadores de un proceso tumoral, se producía un acoplamiento por los extremos. En ese momento las enzimas procedían a cortar las moléculas de ADN, dejando al
descubierto nuevos extremos. Si este proceso se repetía muchas veces
significaba que en el tubo de ensayo había niveles anormalmente elevados de ARN, propios de un proceso canceroso en marcha. De manera automática,
una vez diagnosticado el cáncer, la computadora biológica ejecuta una
acción terapéutica. Una de sus enzimas procedía a cortar y liberar un
segmento de ADN que interfería específicamente en el funcionamiento de
las células tumorales. En los experimentos in vitro detallados en «Nature», el prototipo detectó correctamente y en cuestión de minutos la existencia de tumores de
próstata y de pulmón en muestras diferentes.
El avance del Instituto Weizmann es relevante en la medida que aporta un ilustrativo ejemplo de cuál puede ser futuro de los computadores biológicos. Inicialmente, se pensó que el ADN permitiría resolver problemas computacionales complejos y se
convertiría en una alternativa a la tecnología tradicional, basada en
los microprocesadores de silicio. Ahora, el Shapiro y otros investigadores piensan que la gran baza de los ordenadores de ADN radicará en las aplicaciones donde se
precisa procesar información biológica, por ejemplo en la detección y análisis de señales moleculares en organismos vivos, lo que resulta imposible para las computadoras electrónicas.
Fte Cidipal