(PhysOrg.com) - En el futuro, Las computadoras de tamaño nanométrico implantadas en el cuerpo humano podrían escanear de forma autónoma en busca de indicadores de enfermedades, diagnosticar enfermedades, y controlar la liberación de los medicamentos apropiados. Aunque todavía faltan varias décadas para este escenario, Los investigadores han hecho un progreso significativo en el desarrollo de los primeros tipos de computadoras biomoleculares.

En un estudio reciente publicado en Nano letras , El profesor de Ciencias de la Computación Ehud Shapiro y coautores del Instituto de Ciencias Weizmann en Rehovot, Israel, han desarrollado una computadora biomolecular que puede detectar de forma autónoma muchos tipos diferentes de moléculas simultáneamente. En el futuro, esta capacidad de detección podría integrarse con un vasto conocimiento biomédico de enfermedades para permitir que las computadoras decidan qué medicamentos liberar.

“Imaginamos dispositivos informáticos del tamaño de un nanómetro (hechos de biomoléculas) para vagar por nuestros cuerpos en busca de enfermedades en su etapa inicial, ", Dijo el coautor Binyamin Gil del Instituto de Ciencias Weizmann PhysOrg.com . "Estos dispositivos tendrían la capacidad de detectar indicadores de enfermedades, diagnosticar la enfermedad, y tratarlo administrando o activando una biomolécula terapéutica. Se pueden administrar al torrente sanguíneo u operar dentro de las células de un órgano o tejido específico y se administran como atención preventiva ".

El desarrollo se basa en la demostración previa de los investigadores de una computadora biomolecular que consiste en un sistema de dos estados hecho de componentes biológicos (ADN y una enzima de restricción). El ordenador, que opera in vitro, comienza desde el estado Sí. En cada paso de cálculo, la computadora comprueba un indicador de enfermedad. Si todos los indicadores de la enfermedad analizada están presentes, el cálculo termina en el estado Sí, es decir, hace un diagnóstico positivo; si no se detecta al menos un indicador de enfermedad, termina en el estado No.

Previamente, El grupo de Shapiro demostró que esta computadora biomolecular podría detectar indicadores de enfermedad a partir de los niveles de expresión y mutaciones del ARNm. En el estudio actual, los investigadores han ampliado la capacidad de la computadora para detectar también indicadores de enfermedad a partir de miARN, proteínas, y moléculas pequeñas como ATP. Al mismo tiempo, el método de detección de la computadora es más simple que antes, requiriendo menos componentes y menos interacciones con los indicadores de enfermedad.

Como explican los investigadores, detectar una combinación de varios indicadores de enfermedad es mucho más útil que detectar solo uno, ya que permite una mayor precisión y mayor sensibilidad a las diferencias entre enfermedades. Por ejemplo, señalan que en el caso del cáncer de tiroides, la presencia de la proteína tiroglobulina y la hormona calcitonina puede permitir un diagnóstico mucho más confiable que si solo se detectara uno de estos indicadores de enfermedad.

Aunque la capacidad de detectar varios indicadores de enfermedades marca un paso importante hacia las computadoras biomoleculares in vivo y los medicamentos programables, todavía existen muchos obstáculos que los investigadores deben superar en el proceso.

“El mayor desafío es operar estos dispositivos en entornos vivos como el torrente sanguíneo o el citoplasma de las células, —Dijo Gil. "Actualmente estamos desarrollando dispositivos que se basan en una maquinaria más simple (por ejemplo, sin enzimas de restricción) o en la propia maquinaria de la célula".

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