Si la reproducción es el sello distintivo de la vida, entonces los primeros ‘robots vivientes’ del mundo pueden haber salido de una placa de Petri en Burlington, Vermont. Admitidamente, ‘salido’ puede ser una exageración, (los ‘xenobots’ diseñados por IA rodaron sin ceremonias en la placa en su lugar) sin embargo, lograron alcanzar algo bastante notable en el proceso. Las diminutas criaturas con forma de Pac-Man recogieron células madre de rana de la solución en la que estaban nadando y construyeron copias de sí mismas – y la magnitud de eso no puede ser exagerada.

El equipo responsable del desarrollo – de la Universidad de Vermont, la Universidad de Tufts y el Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en la Universidad de Harvard – se basó en la investigación que revelaron el año pasado cuando crearon los primeros robots construidos completamente a partir de células vivas (las células utilizadas fueron tomadas de embriones de rana). Aunque estos robots iniciales eran puramente orgánicos en su estructura, no se consideraban organismos vivos ya que no tenían la capacidad de autorreplicarse, una de las características más fundamentales de un ser vivo.

Todo eso cambió este año.

Nuevas formas de vida

En un intento por dar vida a sus xenobots, Sam Kriegman, Ph.D., co-líder del equipo, involucró a la IA de la Universidad de Vermont y le pidió que diseñara una estructura parental de xenobot. ‘La IA ideó algunos diseños extraños después de meses de trabajo constante,’ dice Kriegman, ‘incluyendo uno que se parecía a Pac-Man. Es muy poco intuitivo. Parece muy simple, pero no es algo que un ingeniero humano idearía. ¿Por qué una boca diminuta? ¿Por qué no cinco?’

A pesar de las preguntas sobre el diseño propuesto por la IA, estos resultados se utilizaron para construir un xenobot padre. Este padre logró construir hijos y luego construyó nietos. Algo aterrador: no solo hemos creado un robot autorreplicante, sino que otro que construimos (una IA) lo diseñó para nosotros. 'La gente ha pensado durante mucho tiempo que hemos descubierto todas las formas en que la vida puede reproducirse o replicarse', dice Douglas Blackiston, Ph.D., quien ensambló a los padres xenobot, 'pero esto es algo que nunca se había observado antes.'

Ahora bien, la idea de criaturas autómatas creadas por el hombre y capaces de autorreplicarse podría poner los pelos de punta a algunas personas; sin embargo, no necesitamos preocuparnos por invasores al estilo Pac-Man tomando el control del planeta todavía. El sistema de autorreplicación utilizado por los xenobots no está completamente desarrollado, ya que el proceso se extingue después de unas pocas generaciones. No obstante, las implicaciones de este avance biotecnológico son enormemente profundas, especialmente en lo que respecta a la medicina.

Xenobots y Medicina Regenerativa 

La medicina regenerativa es un término que abarca tratamientos dirigidos a tejidos dañados, concentrándose en gran medida en la sustitución y reparación selectiva de células. Con su principal propósito siendo la rejuvenecimiento, a menudo se considera como medicina antienvejecimiento. Sin embargo, lo que nos impide desarrollarla eficazmente es nuestra incapacidad para decirle con precisión a las células lo que queremos que hagan.

El trabajo que se está realizando en la Universidad de Vermont nos ha acercado mucho más.

Las células embrionarias de rana que los xenobots reunieron normalmente se habrían desarrollado en piel de rana, sin embargo, en manos del equipo de Vermont, las células fueron reasignadas. 'Las estamos poniendo en un contexto novedoso,' dice Michael Levin, Ph.D., co-líder de la investigación. 'Les estamos dando la oportunidad de reimaginar su multicelularidad.'

Aunque las células tenían el genoma de una rana, estaban liberadas de cualquier camino biológico predeterminado y podían usar su inteligencia genética colectiva para lograr algo completamente diferente. ‘Estamos trabajando para entender esta propiedad,’ dice Bongard. ‘Es importante, para la sociedad en su conjunto, que estudiemos y entendamos cómo funciona esto.’

De hecho. Cuando combinamos nuestro creciente entendimiento de la estructura celular con la capacidad de una IA para crear herramientas biológicas a pedido, pronto podríamos tener mucho más control sobre nuestras propias células que nunca antes – la investigación realizada por el equipo de Vermont nos otorga la capacidad de combatir los estragos del envejecimiento celular y aumentar la longevidad humana.

‘Si supiéramos cómo decirle a las colecciones de células que hagan lo que queremos que hagan, en última instancia, eso es medicina regenerativa,’ dice Levin. ‘Esa es la solución para las lesiones traumáticas, los defectos de nacimiento, el cáncer y el envejecimiento. Todos estos diferentes problemas existen porque no sabemos cómo predecir y controlar lo que los grupos de células van a construir. Los xenobots son una nueva plataforma para enseñarnos.’

Haciendo realidad la tecnología antienvejecimiento

En esta etapa temprana, es difícil comprender verdaderamente las posibles aplicaciones de los xenobots. 'Todo lo que podemos hacer es considerar las ventajas que esta tecnología tiene sobre los robots tradicionales,' dice Bongard, 'que son pequeños, biodegradables y felices en el agua.' Aunque eso podría hacerlos buenos para la agricultura, la producción de carne cultivada o la desalinización de agua de bajo costo, no hay duda de que la tecnología antienvejecimiento será una de las principales áreas de investigación futura. La perspectiva de desterrar las enfermedades relacionadas con la edad a los libros de historia seguramente será lo suficientemente tentadora para cualquier equipo de investigación antes incluso de pensar en las recompensas financieras.

La medicina regenerativa puede que aún no esté en el horizonte, pero con la llegada de los xenobots autorreplicantes, ciertamente hemos dado un gran paso hacia ella. Con la posibilidad de que nuestras propias células puedan ser reasignadas para combatir las características del envejecimiento, no solo viviremos más tiempo, sino que también podremos disfrutarlo más: podrías mantenerte en forma y bastante bien hasta tus trescientos años. Así que quizás quieras tomar a Pac-Man un poco más en serio la próxima vez que lo juegues porque su primo, el xenobot, podría estar trayéndote el elixir de la vida en un futuro no muy lejano.

Referencias:

1. R. D. Kamm et al., Perspectiva: La promesa de los sistemas vivos multicelulares diseñados. APL Bioeng. 2, 040901 (2018).

2. D. Blackiston et al., Una plataforma celular para el desarrollo de máquinas vivientes sintéticas. Sci. Robot. 6, eabf1571 (2021).

3. J. Losner, K. Courtemanche, J. L. Whited, Un análisis entre especies de mediadores sistémicos de la reparación y regeneración de tejidos complejos. NPJ Regen. Med. 6, 21 (2021).

4. S. Kriegman, D. Blackiston, M. Levin, J. Bongard, Una cadena escalable para diseñar organismos reconfigurables. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 117, 1853–1859 (2020).

5. V. Zykov, E. Mytilinaios, B. Adams, H. Lipson, Robótica: Máquinas autorreproductoras. Nature 435, 163–164 (2005).

6. Z. Qu et al., Hacia baterías de microescala de alto rendimiento: Configuraciones y optimización de materiales de electrodos mediante plataformas analíticas in-situ. Energy Storage Mater. 29, 17–41 (2020).

7. Q. Wu et al., Órgano-en-un-chip: Avances recientes y perspectivas futuras. Biomed. Eng. Online 19, 9 (2020).

8. E. Garreta et al., Repensando la tecnología de organoides a través de la bioingeniería. Nat. Mater. 20, 145–155 (2021).

9. Y. Han et al., Células madre mesenquimales para la medicina regenerativa. Cells 8, 886 (2019).

10. S. F. Gilbert, S. Sarkar, Abrazando la complejidad: Organicismo para el siglo XXI. Dev. Dyn. 219, 1–9 (2000).

11. G. S. Hussey, J. L. Dziki, S. F. Badylak, Materiales basados en matriz extracelular para la medicina regenerativa. Nat. Rev. Mater. 3, 159–173 (2018).