Científicos desarrollan robot para acelerar experimentos de evolución dirigida

 09-01-2022
Ricardo Cocoletzi
   

 

Crédito foto: Pixabay

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Recientemente, la comunidad científica ha logrado desarrollar diversas formas de acelerar el proceso evolutivo a pequeña escala, esto permite crear nuevas proteínas y moléculas en laboratorio. En este sentido, investigadores del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT por sus siglas en inglés) han desarrollado una plataforma robótica para la realización de experimentos de evolución dirigida.

Dicho mecanismo puede monitorear diversas poblaciones microbianas a la vez, aumentando la posibilidad de encontrar una solución en tiempo real. Además esta técnica tiene la capacidad de poder simular la evolución natural y responder preguntas fundamentales sobre la misma. Por otra parte, la plataforma ha estado involucrada en la producción de nuevos anticuerpos para el tratamiento del cáncer y otras enfermedades, además de su aplicación como agentes de imagen para la resonancia magnética y biocombustibles.

Kevin Esvelt, investigador principal, desarrolló una forma de acelerar la evolución dirigida aprovechando los bacteriófagos (virus que infectan a las bacterias) para evolucionar proteínas hacia una función deseada. Este proceso se ejecuta de manera continua, acortando cada ronda de mutación para realizar el experimento en aproximadamente 20 minutos. Desafortunadamente, la evolución a menudo no logra encontrar una solución, haciendo que los investigadores "adivinen" un nuevo conjunto de condiciones para hacerla funcionar.

Mediante la intervención robótica de la técnica mejor conocida como Evolución Continua Asistida por Fagos y Robótica (PRANCE por sus siglas en inglés), es posible evolucionar 100 veces más poblaciones de manera simultanea. En el PRANCE, las poblaciones de bacteriófagos (capaces de infectar una cepa específica de bacterias) se cultivan en una placa de 96 pocillos, en lugar de en un biorreactor. De esta manera, se permite la evolución de diversas trayectorias evolutivas al mismo tiempo, las cuales son monitoreadas por un robot durante cada proceso.

"El robot puede cuidar una población de virus midiendo esta lectura, permitiendo ver si los virus funcionan bien o si tienen algún inconveniente y se debe hacer algo para ayudarlos", dice la investigadora Erika DeBenedictis. Por su parte, agregó que si los virus luchan por sobrevivir significa que la proteína no evoluciona de la manera deseada y el robot puede remediar dicha situación evitando así su extinción.

Al mismo tiempo, los científicos pueden mejorar su comprensión del proceso evolutivo que conduce a un resultado en particular mediante el estudio de diversas poblaciones en paralelo. Durante este proceso es posible modificar factores como la tasa de mutación, tamaño de la población y condiciones ambientales, lo cual permite observar el cambio de acuerdo a la variable modificada.

En la actualidad, los investigadores utilizan PRANCE para conseguir la fabricación de nuevos fármacos de moléculas pequeñas, así como para mejorar la evolución dirigida. Otras posibles aplicaciones incluyen el desarrollo de enzimas con la capacidad de degradar plástico de manera más eficiente, ayudando no solo al campo de la salud sino también al medio ambiente.

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