Con la ayuda de células en lugar de tabletas se podrían detectar, prevenir y curar muchas enfermedades: el futuro de la terapia médica.

Con la ayuda de células en lugar de tabletas se podrían detectar, prevenir y curar muchas enfermedades: el futuro de la terapia médica.

Aprovechando las bacterias competentes

Un nuevo estudio publicado hoy en Science describe cómo los científicos modificaron genéticamente bacterias para detectar con éxito células cancerosas. Este avance podría ayudar a mejorar el diagnóstico del cáncer y potencialmente permitir terapias biológicas dirigidas en el futuro.

El proyecto comenzó con una charla del biólogo sintético Rob Cooper durante una reunión semanal de laboratorio en la Universidad de California, San Diego. Cooper trabajó en el estudio de genes y transferencia de genes en bacterias.

Los genes son las unidades básicas de la herencia genética. Entre otras cosas, determinan las características que heredamos de nuestros padres. La transferencia de genes implica transferir genes de una célula a otra. Esto puede ocurrir verticalmente, cuando una célula se divide y replica su ADN, u horizontalmente, cuando se intercambia ADN entre células no relacionadas.

La transferencia horizontal de genes está muy extendida en el mundo microbiano. Ciertas bacterias pueden absorber genes del ADN libre en su entorno inmediato. Esto sucede cuando las células mueren y se libera su ADN. Las bacterias pueden absorber este ADN libre en sus propias células y utilizarlo para adaptarse evolutivamente.

Este proceso permite a las bacterias explorar su entorno y captar genes que podrían darles una ventaja. La idea detrás de la modificación genética de bacterias para detectar el cáncer se basa en el hecho de que el cáncer se define por cambios en el material genético de las células.

Los investigadores eligieron la bacteria Acinetobacter baylyi como biosensor experimental para detectar enfermedades. El genoma de A. baylyi fue modificado para contener largas secuencias de ADN similares al gen del cáncer humano que querían capturar. Estas secuencias de ADN "complementarias" actuaron como superficies adhesivas donde el ADN del genoma tumoral específico podría integrarse en el genoma bacteriano.

Un objetivo importante era mantener el ADN del genoma del tumor en la bacteria para activar otros genes. En este caso, se trataba de un gen de resistencia a los antibióticos que se utilizó como señal para detectar el cáncer. Si las bacterias podían crecer en placas de cultivo de antibióticos, su gen de resistencia a los antibióticos estaba activo y esto indicaba la detección de cáncer.

El equipo llevó a cabo una serie de experimentos introduciendo el nuevo biosensor bacteriano y células tumorales en sistemas cada vez más complejos. Primero, las bacterias fueron tratadas con ADN genómico del tumor purificado y el biosensor detectó con éxito el ADN genómico del tumor.

A continuación, las bacterias se cultivaron junto con células tumorales vivas y aquí también se pudo reconocer el ADN del genoma del tumor. Finalmente, las bacterias se inyectaron en ratones vivos, que tenían tumores o no. En un modelo de ratón con cáncer de colon, los biosensores pudieron distinguir de forma fiable entre ratones con y sin cáncer de colon.

Tras estos resultados prometedores, el biosensor bacteriano se mejoró aún más y ahora puede distinguir cambios de pares de bases individuales dentro del ADN genómico del tumor. Esta tecnología, llamada CATCH (Cellular Assay for Targeted, CRISPR-Discriminate Horizontal Gene Transfer), tiene un gran potencial y podría usarse en el futuro para detectar una variedad de enfermedades, particularmente infecciones y cáncer.

Sin embargo, la tecnología aún no está lista para su uso en la clínica. Los investigadores están trabajando activamente en un mayor desarrollo para mejorar la eficiencia de la detección de ADN y evaluar críticamente el rendimiento del biosensor en comparación con otras pruebas de diagnóstico. Además, se debe garantizar la seguridad de los pacientes y del medio ambiente.

Sin embargo, quizás la perspectiva más interesante de la medicina celular no sea sólo la detección de enfermedades. Los biosensores podrían programarse para que, cuando se detecte una secuencia específica de ADN, puedan desencadenar una terapia biológica específica directamente en el sitio donde se detecta la enfermedad en tiempo real.

El desarrollo de esta tecnología innovadora es el resultado de una colaboración exitosa entre varios científicos e investigadores. El equipo incluía al profesor Jeff Hasty, el Dr. Rob Cooper, la profesora asociada Susan Woods y la Dra. Josephine Wright.

Los resultados de este estudio son prometedores, pero se requieren más pruebas para validar el rendimiento del biosensor y explorar su posible aplicación en la práctica clínica. Sin embargo, el futuro de la medicina celular parece prometedor y podría conducir a cambios revolucionarios en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades.

Este artículo se volvió a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons.