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Biología Sintetizada - Células de Transformación en los Ordenadores Biológicos Microscópicos

Published on March 17, 2009 at 9:08 AM

Las raíces del alargamiento sintetizado de la biología detrás solamente ocho años, y la disciplina es tan nuevas que todavía no tiene una definición establecida. Por una parte, puede ser considerado de una perspectiva microscópica y fundamental - hasta cierto punto más estrechamente vinculada a la química - como la síntesis de las moléculas nuevas, biológico importantes (por ejemplo, nucleótidos). Alternativamente, puede ser considerado en el nivel del organismo, entendido como la creación de los nuevos formularios de vida (tales como virus).

Jorge García Ojalvo es uno de un grupo de los investigadores Españoles que han pasado los seis años pasados que trabajaban en biología sintetizada y biología de sistemas.

El área entre estos dos campos de investigación es ocupada por una subdisciplina que sea “más prometedora, en que puede ayudarnos a entender los sistemas vivos, centrándose en la creación de los nuevos circuitos genéticos - formatos para los genes y las proteínas que son conectados por las acciones recíprocas complejas - que puede ser integrado en las células alterar su función del que él realizaría en su contexto original, y la estandarización de estos circuitos de modo que ellas pueda entonces ser combinado”, explican a Jorge García Ojalvo, investigador para el Departamento de la Física y de la Ingeniería Nuclear que trabajan en el campus del UPC en Terrassa.

Uno de los objetivos actuales de los investigadores de la biología es determinar la operación de los circuitos genéticos que regulan actividad de la célula, un problema que pueda ser resuelto adoptando una aproximación derivada de la ingeniería. Como García Ojalvo explica, “Si usted quiere entender cómo algo trabaja, es decir, cómo una célula realiza una tarea específica, construya un circuito que haga la misma cosa”. En su opinión, la “ciencia dura”, que implica sobre todo el estudio de la materia inerte, puede también desempeñar un papel importante en el estudio de la materia viva.

Un investigador con antecedentes en la ciencia dura, que entiende cómo estos mecanismos funcionan en otros tipos de sistemas, hace las habilidades requerir seleccionar un circuito, crear un modelo matemático usando la simulación por ordenador y analizar su función. Esto permitiría determinar las condiciones que un circuito requiere para realizar una tarea específica. Por Otra Parte, varias técnicas y dispositivos usados en biología sintetizada requieren la experiencia de físicos y de representantes técnicos, por ejemplo, asegurar que las células estén manejadas en un ambiente cuidadosamente regulado (mando microfluidic), y proporcionar a un alto nivel de precisión óptica. El conocimiento y los datos a que los biólogos tradicionales pueden proporcionar es también importantes. Como tal, la biología sintetizada se considera extensamente ser intrínsecamente cruz-disciplinaria.

Aunque sea una nueva ramificación del estudio científico, los científicos que trabajaban en biología sintetizada no tuvieron que comenzar a partir de cero, y han podido drenar el las décadas de trabajo realizadas en campos tales como ingeniería genética, biología molecular y, más recientemente, biología de sistemas. Las piedras miliarias Específicas que han contribuido al revelado de la biología sintetizada incluyen el descubrimiento de la proteína fluorescente verde y su uso como etiqueta de plástico en el análisis de diversos procesos en todas las áreas de la biología, que ahora es una técnica estándar que permite a científicos observar las reacciones de células individuales a diversas acciones y vigilar su estatus en tiempo real.

Una versión aumentada de la naturaleza

Uno de los aspectos más nuevos de esta disciplina es su capacidad inherente para un concepto dominante: estandarización. Para drenar una comparación con electrónica, eso un disco duro se puede conectar de la misma manera con cualquier ordenador, así que los circuitos genéticos pueden ser integrados en cualquier célula incitar una tarea específica.

Dado las dificultades de analizar los circuitos genéticos complejos encontrados en naturaleza, la biología sintetizada ofrece un enfoque alternativo al problema: construya los circuitos más simples posibles, determine cómo funcionan, y aumente el nivel de complejidad paso a paso. Desde la investigación de este tipo se centra en los circuitos simples, implicando solamente dos o tres genes, es posible desarrollar los modelos matemáticos que son no sólo capaces de predecir comportamiento de la célula en términos de grado de producción de la proteína pero puede también inducir dinámica específica.

Esto primero fue lograda en 2000 por un grupo de investigación dirigido por Michael Elowitz, en el Instituto de Tecnología de California (Caltech), que construyó el primer oscilador, o el reloj genético sintetizado. Este descubrimiento, que marcó efectivo el inicio de la biología sintetizada como disciplina, demostró que las células tienen un incorporado el “reloj” que les permite calcular tiempo y sincronizar para realizarse predeterminó acciones simultáneamente.

Desde entonces, la investigación en este campo en España se ha realizado en común con grupos tales como el Grupo de la Investigación del UPC sobre la Dinámica No Lineal, la Óptica No Lineal y los Laseres (DONLL), se ha basado en el campus de Terrassa, ha sido coordinada por Ramón Vilaseca y formada por los investigadores incluyendo García Ojalvo. El grupo ha pasado seis años que trabajaban en los campos de la biología sintetizada y de la biología de sistemas, primero concentrando en teoría y en seguida trasladándose a trabajo experimental en los dos años pasados. La Investigación conducto en colaboración con el grupo de Elowitz en Caltech y un grupo coordinó por Gurol Suel del Centro Médico Al Sudoeste de la Universidad de Texas en los enfoques de Dallas en procesos de comprensión de la diferenciación (tales como cambios de estado) en las bacterias, que son los organismos modelo que se pueden utilizar para estudiar las funciones realizadas en organismos más complejos.

Las personas de DONLL también están trabajando con un grupo de investigación coordinado por las Arias de Alfonso Martínez, de la Universidad de Cambridge, para entender el proceso por el cual las células madres embrionarias mantienen el multipotentiality, que es el mecanismo a través del cual él conserva la capacidad de distinguir en cualquier tipo de célula. En esta área específica, los investigadores no utilizan biología sintetizada por sí mismo - no construyen los circuitos, por ejemplo - solamente intento para analizar la manera de la cual los circuitos naturales funcionan. Aunque el trabajo del grupo de DONLL todavía no se apunte en una aplicación específica, el objetivo general es desarrollar la capacidad para controlar comportamiento de la célula externamente.

Last Update: 17. January 2012 03:02

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