Resumen de Distributed computation in multicellular synthetic networks
Los sistemas biológicos recogen información y la computan a diversos niveles. Avances recientes en biología molecular y en tecnologías como la manipulación celular, la ingeniería genética y la síntesis de ADN entre otras, permiten que se puedan diseñar y construir sistemas biológicos, dando lugar a una nueva disciplina biológica, la biología sintética. Actualmente las líneas de investigación están orientadas principalmente a construir circuitos genéticos en células. Sin embargo, construir circuitos complejos dentro de una célula tiene ciertos problemas de escalabilidad como por ejemplo tratar de conectar específicamente múltiples elementos entre sí. Para superar estas limitaciones, se propone el uso de redes multicelulares para construir circuitos El objetivo de esta tesis doctoral es caracterizar y estudiar el uso de circuitos multicelulares para desarrollar computaciones biológicas escalables, con memoria o con comportamientos dinámicos complejos.
En primer lugar, se ataja el problema de la escalabilidad desarrollando circuitos multicelulares distribuidos en Saccharomyces cerevisiae. El objetivo del estudio es desarrollar un sistema que permita generar circuitos complejos con una mínima manipulación celular. Los resultados obtenidos muestran que minimizando la complejidad de los circuitos intracelulares a puertas lógicas de un input, conectando diferentes células mediante una molécula secretable y segregando las células en distintos ambientes es posible construir circuitos complejos. Además, se ha explorado el uso de los circuitos multicelulares para construir circuitos con memoria. Para ello se han modificado dos poblaciones celulares que producen feromonas de levadura específicas y se inhiben mutuamente. En este estudio se observa como al mezclar ambas poblaciones se genera un circuito con memoria. Con estos resultados en mente, se plantea explorar el uso de circuitos multicelulares que den respuesta a problemas biomédicos, en este caso la Diabetes tipo I. Por ello, se han desarrollado circuitos multicelulares en levadura que responden a distintos niveles de glucosa, producen insulina o glucagón y son capaces de responder generando pulsos. A pesar de que estos circuitos trabajan a niveles no fisiológicos, los resultados son útiles para futuros circuitos en células de mamífero.
En conclusión, los resultados de la investigación generan nuevo conocimiento sobre el uso de la multicelularidad para construir circuitos biológicos.
