7 de Abril de 2021
Biotecnología

Xenobots, ahora autoorganizados

Con células embrionarias de ranas se hacen pequeños robots, o xenobots, que se mueven libremente, curan sus lesiones y crean sus propios comportamientos de grupo. 

Parecen pelusas, pero son robots biológicos autoorganizados; aparte de sus posibles aplicaciones tecnológicas, muestran que las mismas células embrionarias pueden crear estructuras distintas fuera y dentro del embrión [Douglas Blackiston, Universidad Tufts].

Un equipo de científicos, prosiguiendo unas investigaciones que publicaron a principios de 2020, ha criado una especie de pelusas capaces, como diminutos robots, de desplazarse y ejecutar distintos movimientos, formadas por células embrionarias de rana que se han autoorganizado así. Douglas Blackiston y Michael Levin, biólogos de la Universidad Tufts, y sus colaboradores llaman a estas «criaturas» suyas xenobots, como a sus precursoras de hace un año (que no se autoorganizaban, sino que eran «esculpidas» por los investigadores en conjuntos  de progenitoras de células epidérmicas y cardiacas siguiendo las recomendaciones de un algoritmo). El nombre deriva del nombre científico de la rana de la que se toman las células, Xenopus laevis (la rana de uñas africana). Describen el trabajo en Science Robotics.

Las células de esta nueva versión de los xenobots son células epiteliales de embriones de esas ranas. Las cultivaron durante cuatro días en el laboratorio; ellas mismas se ordenaron de una forma distinta a como lo habrían hecho en el embrión, en concreto como esa especie de bolas de pelusa con movimiento propio. Se mantuvieron activas diez días, pero si se les aportaban nutrientes su existencia se prolongaba bastante.

En esos cuatro días de cultivo desarrollaron medios de desplazamiento: crearon en su superficie unos cilios que, aunque sirven a un propósito distinto en el animal, a los xenobots les valen para moverse por el agua. Los cilios son unas finas protuberancias de la superficie celular, parecidas a pelos, que baten en el medio coordinadamente, de modo que se produce un movimiento coherente y orientado; en los seres humanos, por ejemplo, expulsan gérmenes y partículas de los pulmones, y en las ranas distribuyen homogéneamente el moco sobre su piel. En el experimento, en cambio, propulsan a los xenobots en las húmedas placas de Petri, por superficies no lisas e incluso a través de angostos tubos. Los xenobots, que miden medio milímetro, avanzan a una velocidad de tres centímetros y medio por hora. Cómo se coordinan sus cilios, con patrones espaciales muy concretos, es desconocido.

Los xenobots se comportan casi como un enjambre mientras se propulsan con sus cilios. [Doug Blackiston / Universidad Tufts]. ].

Para poner a prueba la capacidad autocurativa de estos entes, el equipo los lesionaba con pinzas quirúrgicas. Un cuarto de hora después, ya se habían regenerado y ninguno murió prematuramente. Observaron además que se organizaban como un enjambre: limpiaron en media día un entorno cubierto con partículas de óxido de hierro; con sus idas y venidas fueron acumulándolas en pequeños montones.

Levin, Blackiston y sus colaboradores ven este experimento como una primer paso que puede ayudar a la investigación del desarrollo de las agrupaciones celulares. Con los xenobots, por ejemplo, se podría investigar qué estímulo necesitan las células para formar unidades mayores. El equipo querría generar en el futuro robots de material biológico más desarrollados, de uso en biomedicina o como sensores. Los xenobots tienen ya una memoria rudimentaria: los investigadores les incorporaron una proteína fluorescente, gracias a la cual esas pelusas autónomas desprendían una luz verde. Pero cuando se los somete a una fuente de luz azul, su fluorecencia pasa de modo duradero a ser roja. De esa forma, los xenobots guardan en sí un recuerdo de un estímulo con el que entraron en contacto a lo largo de sus recorridos.

Esther Megbel

Referencia: «A cellular platform for the development of synthetic living machines», de Douglas Blackiston et al., en Science Robotics31 de marzo de 2021:
vol. 6, núm. 52, eabf1571.

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