La biotecnología en el cerebro de un robot

Alberto L. D’Andrea.
Un equipo de trabajo multidisciplinario de la Universidad de Reading (Reino Unido), presentó un robot con un sistema extraordinario de control. El sistema no utiliza un clásico microchip. Está formado por un pequeño recipiente conteniendo un caldo color rosa de nutrientes y antibióticos en el cual unas 300.000 neuronas de rata se autointerconectan. A su vez la red de neuronas se comunica enviando señales eléctricas a 80 electrodos (multi electrode array-MEA) ubicados en la base del recipiente.
Cuando el robot se acerca a un objeto sensores estimulan las neuronas del cerebro a través de los electrodos, en respuesta el cerebro genera pulsos eléctricos que mueven las ruedas del robot y le permiten girar a derecha e izquierda esquivando obstáculos.
El objetivo central de esta primera etapa es analizar como las neuronas se autoorganizan y como almacenan información específica en el cerebro. Esto es central para una mejor comprensión de enfermedades como Alzheimer, Parkinson´s, infarto y daño cerebral.
Para crear el “cerebro” se remueve la corteza neuronal del feto de una rata, con enzimas se separan las neuronas una de otra, luego se las deposita una capa delgada sobre el pequeño recipiente conteniendo los nutrientes necesarios para su crecimiento y las terminales de los 80 electrodos. Después de aproximadamente 5 días de cultivo celular las neuronas se convierten en una malla densa de axones y dendritas comenzando a detectarse actividad eléctrica. Todo un cerebro biotecnológico.
La investigación realizada en la Universidad de Reading no es la única en tal sentido en la actualidad. Existen equipos de trabajo con enfoques similares en otras universidades implementando proyectos sobre cultivo celular de material del cerebro para interconectarlo a simuladores y robots.
La trascendencia de estas investigaciones resulta evidente en un contexto donde células de piel pueden reprogramarse para su conversión en células cuasi madre y estas en células neuronales. El reemplazo de la red informatizada por una red “cerebro” neuronal constituye un nuevo avance en la ciencia cognitiva y la cognotecnología. Tal vez la más compleja y por ende la última en desarrollo entre las tecnologías de convergencia denominadas NBIC (siglas de: nanotecnología, biotecnología, informática y cognotecnología).
La temática es fascinante y despierta nuestra imaginación sobre el futuro mediato. Por lo pronto la biotecnología ya llegó al cerebro de un robot.

Reprogramar la vida

Alberto L. D'Andrea

La Prensa. 14/09/08

Tres años atrás, obtener células similares a las embrionarias a partir de células adultas, sólo podía formar parte de la más increíble historia de ciencia ficción. Pero, en junio de 2006, el doctor Shinya Yamanaka, de la Universidad de Kioto publicó en la revista Cell una innovación revolucionaria: logró reprogramar células epiteliales de ratones para transformarlas en células madre. Desde entonces los investigadores en biotecnología de vanguardia se lanzaron al logro de la reprogramación de células humanas adultas para lograr que se comporten como células madre embrionarias, con capacidad para generar tejidos de todos y cada uno de los cerca de 220 tipos celulares distintos que conforman al hombre, sin tener que luchar con los problemas bioéticos inherentes a la utilización de embriones humanos. Finalmente y en forma prácticamente simultánea lo logran el equipo de Shinya Yamanakaka y otro grupo liderado por James Thomson, de la Universidad de Wisconsin (EEUU). Los dos han utilizado un proceso similar, aunque no idéntico, para reprogramar las células adultas de la piel.
El doctor Yamanaka y sus colaboradores de la Universidad de Kyoto utilizaron los mismos factores de transcripción que emplearon en las células de ratones, Oct3/4, Sox2, Klf4 y c-Myc , sólo que esta vez se ayudaron de un receptor (una proteína, Slc7a1) para mejorar la eficacia de la técnica en humanos. Estos genes fueron insertados con la ayuda de retrovirus en células de piel humana y posteriormente se colocaron en un medio de cultivo. Pasados 25 días, las células adultas se habían reprogramado para convertirse en células madre como las embrionarias aunque no exactamente iguales a ellas. Por este motivo, se las denomina células de pluripontencialidad inducida (iPS, sus siglas en inglés). Tras colocar estas iPS en diferentes medios de cultivo, se demostró su capacidad para transformarse en diferentes tejidos como el nervioso y el cardiaco.
El equipo liderado por James Thomson, de la Universidad de Wisconsin (Madison, EEUU), el primer científico que consiguió extraer células madre de embriones humanos en 1988, ha realizado un trabajo similar cuyos resultados han sido publicados en la revista Science. La técnica utilizada por estos investigadores se basa en la de Yamanaka pero en lugar de utilizar los mismos genes, han empleado dos de ellos (el Oct4 y el Sox2) y otros dos diferentes (el NANOG y el LIN28). Con la ayuda de lentivirus, insertaron los genes en células adultas de piel y tras cultivarlas durante un mínimo de 20 días, obtuvieron células con capacidad de producir células derivadas de cualquiera de las tres capas embrionarias: mesodermo, endodermo y ectodermo..; es decir células pluripotenciales.
Todavía la comunidad científica no salía aún de su asombro cuando un grupo de científicos de la empresa Stemagen Corporation (La Jolla, California) logra el primer embrión clonado utilizando núcleos de células embrionarias obtenidas a partir de piel y óvulos donados por mujeres de edad entre 20-24 años. Para probar la veracidad de su descubrimiento los embriones obtenidos se destruyeron en los análisis realizados por un laboratorio independiente de modo de certificar a la comunidad científica la veracidad del clonado. Las células madre obtenidas del embrión clonado permitirían desarrollar terapias regenerativas para tratar enfermedades como el Alzheimer o el Parkinson.
Se terminó la ciencia ficción, hoy se comienza a vislumbrar el camino para retrotraer la vida hasta el punto de obtener células madres embrionarias o embriones clonados a partir de células epiteliales adultas. Todo un futuro reprogramable.

Los genes climáticos

Alberto L. D’Andrea.
Director de la Licenciatura en Biotecnología. UADE

El cambio climático origina la necesidad creciente de contar con plantas capaces de resistir condiciones ambientales adversas como inundaciones, suelos salinos, sequía, calor y frio, entre otras.Tanto el aumento del caos climático como la profundización de la crisis alimentaria mundial han disparado investigaciones biotecnológicas plasmadas en patentes sobre genes de plantas destinadas a producir cultivos modificados genéticamente.El grupo canadiense ETC (Grupo de Acción sobre Erosión, Tecnología y Concentración) en un informe reciente informa que las 10 mayores empresas de semillas, que en conjunto controlan el 57% del mercado mundial, ya presentaron en oficinas de patentes de todo el mundo, 532 solicitudes de patentes sobre genes relacionados con la tolerancia al estrés ambiental. De este modo las nuevas plantas transgénicas portadoras de “los genes climáticos” les permitirán aumentar aún más la penetración en el mercado mundial, a la vez que contribuirán a una aceptación definitiva de sus productos transgénicos por los gobiernos.La biotecnología, definida en forma simple, es la ciencia-tecnología que utiliza seres vivos o partes de seres vivos para dar respuestas a necesidades/problemáticas socioeconómicas.La biotecnología brinda la factibilidad de aislar, identificar y recombinar genes de modo que podamos disponer el conocimiento necesario para realizar los nuevos productos transgénicos tendientes a paliar la problemática señalada.La emergencia alimentaria mundial, agudizada por el cambio climático y el fuerte crecimiento de la población, necesita de los fundamentos científicos-tecnológicos de la biotecnología para mantener un planeta habitable. No obstante las importantes inversiones necesarias para la investigación, desarrollo y aprobación de las semillas portadoras de los “genes climáticos” originan una concentración de las patentes en unas pocas empresas originando en forma paralela la aparición de grupos cada vez más importantes que alertan sobre el peligro de control monopólico de los caracteres genéticos de los cultivos ante la emergencia.El saber biotecnológico, en constante incremento, está disponible en gran parte del mundo tanto a nivel de carreras de grado como de postgrado. La implementación de pymes de base científico-tecnológicas destinadas a utilizar el acervo genético de un país para superar las problemáticas locales-regionales relacionadas con su deficiencia en la alimentación, cambios climáticos, generación de bioenergía y biorremediación ambiental, deben ser fuertemente incentivadas por las sociedades y sus representantes de modo de priorizar todo lo necesario para su desarrollo armónico y no hipotecar el futuro de sus recursos naturales.Tanto nuestra inteligencia, como los “genes climáticos” nos fueron dados para, en circunstancias difíciles, hacer posible la vida en la tierra. Nadie es dueño de esto. Pero sólo quienes tengan el conocimiento y convicción necesaria podrán hacerlo.