Un equip científic liderat per Ricard Solé, professor d'investigació ICREA a la Universitat Pompeu Fabra (UPF), ha demostrat la possibilitat de dissenyar bacteris que desenvolupin un aprenentatge associatiu, és a dir, que mostrin una resposta condicionada davant d’un estímul determinat.

Igual que l'investigador rus Iván Pávlov va aconseguir el 1901 fer salivar el seu gos amb només escoltar una campana, ara Solé i els seus col·legues han creat circuits de bacteris que responen al mateix condicionament clàssic. Els investigadors plantegen l'ús de bacteris modificats genèticament per controlar la resposta del microbioma davant de diversos estímuls i com a eina per desenvolupar noves teràpies. Ja que aquests bacteris modificats poden crear i esborrar memòries i associar diferents senyals entre si, és possible aconseguir que aprenguin associacions en què, per exemple, alliberin un fàrmac en situació de malaltia i deixin de fer-ho quan sigui necessari.

Bioenginyeria aplicada al microbioma

Més de 100 bilions de bacteris s'allotgen en el nostre cos, sobretot a la pell i a l'intestí. És l'anomenada microbiota o microbioma, amb la que hem establert al llarg de l'evolució una relació simbiòtica: nosaltres li proporcionem llar i menjar, i ella ens ajuda a digerir aliments i ens protegeix contra infeccions nocives.

L'interès per la microbiota ha anat creixent en els últims anys, sobretot arran del descobriment de la seva vinculació amb malalties com el càncer o la diabetis i fins i tot amb les al·lèrgies i l'envelliment. Atesa la seva importància en la salut humana, no és estrany que els científics es plantegin l'ús de noves tècniques de bioenginyeria per detectar i curar malalties relacionades amb aquest complex ecosistema.

Gràcies a la biologia sintètica, ja hi ha bacteris capaços de produir determinats compostos, com ara fàrmacs. Aquest estudi demostra que els bacteris no només podran produir un fàrmac, sinó que a més seran capaços de decidir quan fer-ho. “Les relacionades amb el microbioma solen ser malalties complexes que necessiten bacteris “intel·ligents”, capaços d'alliberar un fàrmac quan les condicions ho requereixin, però també d’inhibir-se quan la situació millori”, comenta Solé, cap del Laboratori de Sistemes Complexos de l'Institut de Biologia evolutiva (IBE), un centre mixt de la Universitat Pompeu Fabra i el CSIC. “Si tenim en compte la comunicació creuada que es dóna entre les cèl·lules microbianes i humanes, sobretot entre el microbioma intestinal i els sistemes nerviós i immunològic, es fa més evident la utilitat de redissenyar, quan sigui necessari, l'ecosistema microbià.”

L'aprenentatge associatiu és un element clau per a l'adaptació a l'ambient. Tot i així, es tracta d'una habilitat habitualment observada en organismes que posseeixen sistema nerviós. La possibilitat de traslladar aquesta capacitat a organismes tan simples com els bacteris obre un ampli ventall d’opcions en el món de la biomedicina i, tal com apunten els autors, a altres camps tan dispars com la reparació d'ecosistemes amenaçats.

Article de referència: 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