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Bacterias con capacidad de aprendizaje para tratar enfermedades

Bacterias con capacidad de aprendizaje para tratar enfermedades

Investigadores de la Universidad Pompeu Fabra crean un circuito bacteriano que responde al aprendizaje asociativo: ante un estímulo determinado, las bacterias muestran un comportamiento condicionado. El estudio permitirá avanzar en la ingeniería del microbioma humano, un campo muy útil para el tratamiento de enfermedades complejas.

20.04.2017

Improving Human Intestinal Health - Pacific Northwestern National Laboratory

Un equipo científico liderado por Ricard Solé, profesor de investigación ICREA en la Universidad Pompeu Fabra (UPF), ha demostrado la posibilidad de diseñar bacterias que desarrollen un aprendizaje asociativo, es decir, que muestren una respuesta condicionada ante un estímulo determinado.

Igual que el investigador ruso Iván Pávlov logró en 1901 hacer salivar a su perro con el simple sonido de una campana, ahora Solé y sus colegas han creado circuitos de bacterias que responden al mismo condicionamiento clásico. Estos investigadores plantean el uso de bacterias modificadas genéticamente como una forma de controlar la respuesta del microbioma ante diversos estímulos y como herramienta para desarrollar nuevas terapias. Dado que estas bacterias modificadas pueden crear y borrar memorias y asociar distintas señales entre sí, es posible conseguir que aprendan asociaciones en las que, por ejemplo, liberen un fármaco en situación de enfermedad y dejen de hacerlo cuando sea necesario.

Bioingeniería aplicada al microbioma

Más de 100 billones de bacterias se hospedan en cada uno de nosotros, localizándose sobre todo en la piel y el intestino. Es la llamada microbiota o microbioma, con la que hemos establecido a lo largo de la evolución una relación simbiótica: nosotros le proporcionamos hogar y comida y ella nos ayuda en la digestión de alimentos y nos protege contra infecciones nocivas.

El interés por la microbiota ha ido creciendo en los últimos años, sobre todo a raíz del descubrimiento de su vinculación con enfermedades como el cáncer o la diabetes y también con las alergias o incluso el envejecimiento. Dada su importancia en la salud humana, no es de extrañar que los científicos se planteen el uso de nuevas técnicas de bioingeniería para detectar y curar enfermedades relacionadas con este complejo ecosistema. 

Ricard Solé - UPF

Gracias a la biología sintética, ya existen bacterias capaces de producir determinados compuestos, como fármacos. Este estudio demuestra que las bacterias no sólo podrán producir un fármaco, sino que además serán capaces de decidir cuándo deben hacerlo. “Las relacionadas con el microbioma suelen ser enfermedades complejas que necesitan bacterias “inteligentes”, capaces de liberar un fármaco cuando las condiciones lo requieran, pero también inhibirse cuando la situación mejore”, comenta Solé, líder del Laboratorio de Sistemas Complejos del Instituto de Biología Evolutiva (IBE), un centro mixto de la Universidad Pompeu Fabra y el CSIC. “Si tenemos en cuenta la comunicación cruzada que se da entre las células microbianas y humanas, sobre todo entre el microbioma intestinal y los sistemas nervioso e inmunológico, se hace más evidente la utilidad de rediseñar, cuando sea necesario, el ecosistema microbiano.”

El aprendizaje asociativo es un elemento clave para la adaptación al ambiente. Sin embargo, se trata de una habilidad comúnmente observada en organismos que poseen sistema nervioso. La posibilidad de trasladar esta capacidad a organismos tan simples como las bacterias abre un amplio abanico de opciones en el mundo de la biomedicina y, tal como apuntan los autores, a otros campos tan dispares como la reparación de ecosistemas amenazados.

 

Artículo de referencia: Macía J, Vidiella B, Solé RV. 2017 Synthetic associative learning in engineered multicellular consortia. J. R. Soc. Interface 20170158.  http://dx.doi.org/10.1098/rsif.2017.0158

 

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