La medicina y la tecnología cada vez van más de la mano. En las últimas décadas se han hecho numerosos avances en técnicas de diagnóstico, particularmente en el campo de las imágenes.
Ahora, investigadores del Grupo de Inteligencia Artificial (LIA) de la Facultad de Informática de la Universidad Politécnica de Madrid (FIUPM) diseñaron un autómata biomolecular y varios circuitos genéticos, con potenciales aplicaciones a la medicina de vanguardia.
El diseño y aplicación de autómatas moleculares programables al diagnóstico y tratamiento "n vivo" –iniciada por el profesor Yaakov Benenson en el año 2004– es una reciente y prometedora aplicación de la computación a la biomedicina.
A estos dispositivos también se los llama "doctores en una célula" o fármaco inteligente, haciendo referencia a su ubicación y a su modo de trabajar.
Tecno-naturaleza. Avances de este tipo han sido posibles gracias a nuevas disciplinas de gran desarrollo en los últimos años, como la computación natural, la biología de sistemas y la biología sintética.
La computación natural tiene dos objetivos: comprender los procesos computacionales que ocurren en la naturaleza (en particular, en la biología) y desarrollar modelos computacionales inspirados en la naturaleza.
La biología de sistemas, por su parte, se plantea desarrollar modelos matemáticos robustos y precisos cuya aplicación permita describir, comprender y realizar predicciones sobre sistemas y procesos biológicos complejos.
Y la incipiente biología sintética es una disciplina que pretende diseñar y construir nuevos dispositivos y organismos biológicos artificiales, así como rediseñar y reprogramar los sistemas biológicos naturales.
Los autómatas biomoleculares, como el que desarrollaron en la Universidad Politécnica de Madrid, son dispositivos artificiales construidos con biomoléculas y diseñados para operar dentro de un organismo vivo. Un autómata molecular detecta in vitro señales de ADN o ARN –los ácidos nucleicos, basamento de los procesos vitales–, según se programe. Pero para poder operar dentro de un organismo humano tendrán que superar una serie de pruebas experimentales.
Nano-robots inteligentes. La finalidad de uno de estos "autómatas celulares" es detectar y tratar enfermedades desde adentro del organismo. Se introduce en el cuerpo, detecta anomalías y libera el medicamento adecuado en el momento más propicio, "aunque usted no lo crea".
La ingeniería de estos autómatas no es sencilla. Comienza con la elaboración de un primer diseño o especificación. Luego, los científicos realizan un modelo matemático que describe las ecuaciones que gobiernan su comportamiento. Posteriormente, hacen una simulación con computadoras. Y por último, implementan el dispositivo en un laboratorio de biotecnología. Todo este proceso lo repiten de manera cíclica, hasta que obtienen un autómata con las características y la funcionalidad que desean.
El nuevo diseño y el modelo del autómata biomolecular que desarrollaron los científicos de la Universidad Politécnica de Madrid fue enviado a un laboratorio de nanobiotecnología de la Universidad Técnica de Munich, Alemania, donde será implementado. Si todo funciona como esperan los investigadores se aplicará a la investigación médica.
Un mundo sintético. El mismo grupo de investigación de inteligencia artificial desarrolló también varios diseños de circuitos u osciladores biológicos sintéticos. Estos dispositivos son complementos de los autómatas biomoleculares y tienen como objetivo sincronizar su actividad en un sistema vivo.
Uno de los diseños de circuito biomolecular sintético que desarrolló este grupo de investigación fue presentado recientemente en el tercer Workshop Internacional de Aplicaciones Prácticas de Biología Computacional y Bioinformática (IWPACBB´09), que se desarrolló en Salamanca, España.
El diseño de este circuito genético sintético emite como salida una señal biológica que varía periódicamente, y que sirve a modo de "reloj biológico" artificial que se puede acelerar o edentecer.
Este diseño también será llevado a la realidad en Munich. Si funciona correctamente, lo donarán al Registry of Standard Biological Parts, una base de datos de diseño de circuitos genéticos de código abierto de la Fundación Biobricks, asociada al Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), en los Estados Unidos.
Este circuito oscilador genético podrá emplearse para sincronizar la actividad de otros módulos de un circuito genético más complejo, o como señal de sincronización para controlar la actividad y el ritmo de operación de un conjunto de autómatas biomoleculares. Serían como "semáforos de tráfico" en el interior de una célula o una bacteria, que controlarán y regularán su funcionamiento
Hace 10 meses
