FdA #54 - Xenobots: La Vida Programable que Podría Transformar la Medicina y el Medioambiente
Sobre cómo los xenobots, esas ranas multitasking, se arreglan solos mientras tu coche sigue necesitando ir al taller.
"El todo es más que la suma de sus partes" - Aristóteles
A veces las partes, cuando se organizan, pueden dar lugar a un “todo” con propiedades emergentes. Estas propiedades no tienen por qué ser predecibles a partir de las partes de forma individual.
Aristóteles nos transmite que las entidades complejas tienen unas cualidades inexplicables a partir de sus partes de forma individual.
Esto también resuena con debates en torno a la naturaleza de la vida artificial y si las nuevas combinaciones de materiales biológicos pueden dar lugar a nuevas entidades, con capacidades que trascienden las de sus componentes.
Máquinas vivas, retos reales
En 1985 Greg Bear publicó una novela cyberpunk llamada "Música en la Sangre”. En ella nos podemos poner en la piel de un brillante biotecnólogo que, en secreto, crea unas máquinas biológicas a partir de linfocitos de su propia sangre.
Hace 40 años este libro ya planteaba en forma de ficción la programación de células, su auto-organización, las implicaciones éticas que puede tener, el potencial transformador de esta tecnología e incluso una especie de consciencia colectiva emergente.
Quién le iba a decir a Greg por aquel entonces que unas décadas más tarde su ficción, manteniendo ciertas distancias, estaría a punto de convertirse en realidad.
Qué es un xenobot
Los xenobots son pequeños robots vivos, autorreparables, creados a partir de células madre de rana, diseñados mediante inteligencia artificial, con aplicaciones en biomedicina, monitoreo ambiental e ingeniería biológica sintética.
Podría quedarme tan ancho con esta “definición de diccionario”, pero eso estaría mal. Mientras buscaba información para este post, he tenido que resolver varias dudas para entenderlo mínimamente.
¿De verdad son seres vivos? Es difícil de contestar, parece que no hay consenso, pero si te sirve de algo, yo me inclino por el sí. Los podemos considerar pequeñas máquinas u organismos vivos y programables, ya que al fin y al cabo están compuestos de células vivas. Pueden “vivir” varias semanas y requieren de nutrientes para conseguirlo.
¿En qué sentido son autorreparables? A diferencia de un robot sintético, un xenobot, gracias a que está formado por células vivas, tiene la capacidad de repararse a sí mismo mediante mecanismos de regeneración celular. Por ejemplo, si sufren un corte “se cosen” a sí mismos.
¿Por qué células madre de rana? Las células madre (sobre todo del corazón y de la piel) de los embriones de rana Xenopus laevis (de ahí el nombre de los bots), conocida como la rana africana con garras, son ideales debido a varias de sus características.
En primer lugar, son células muy versátiles, tienen una capacidad de adaptación enormes; En segundo lugar, son muy resistentes, sobreviven fuera de su entorno natural durante un tiempo superior a otros tipos de células, algo totalmente necesario para este tipo de experimentos; y finalmente, por su tamaño y manipulabilidad, ya que son relativamente grandes y es más fácil disponerlas y crear estructuras con ellas.
Sumado a lo anterior, estas células ya se han estudiado ampliamente y, a nivel ético y regulatorio, plantea menos problemas en comparación al uso de células de mamíferos.
¿Cómo los programan? Para poder controlar a estos pequeños seres se usan algoritmos evolutivos, que son una especie de técnica de optimización, para generar y evaluar miles de diseños virtuales de estructuras celulares. Mediante la aplicación de deep learning se simulan diferentes configuraciones y se detectan patrones hasta encontrar la que mejor realiza una tarea específica.
Las células se cortan y se ensamblan siguiendo las instrucciones computacionales, aprovechando las propiedades inherentes en las mismas que permiten cierto grado de programación. Es decir, que hay instrucciones que ya están presentes originalmente en las células pero se disponen y combinan según se necesite para conseguir cumplir con un objetivo o dotarlas de cierta funcionalidad.
¿No es fascinante?
Usos potenciales y retos
Algunas de las potenciales tareas más interesantes son el transporte y administración de medicamentos de forma dirigida dentro de un cuerpo, cazar células cancerosas, remodelar articulaciones con artritis, eliminar placa de las arterias… La biodegradabilidad los haría seguros para trabajar dentro del cuerpo humano, pero no se limitan a él.
También pueden limpiar desechos radiactivos, recolectar microplásticos en el océano, registrar información de su entorno… Esto es solo el principio. Eso sí, todo esto son usos teóricos. Esta tecnología es muy reciente, hasta dónde he podido leer todavía no se ha usado fuera de un laboratorio, de modo que hay que ser cautos, pero parece prometedor.
Actualmente existen varios desafíos, como por ejemplo la escalabilidad. Aunque podamos desarrollar xenobots de aproximadamente 1 mm esto se queda corto para aplicaciones prácticas en el mundo real.
La programación también está bastante limitada, ya que si bien podemos dirigirlos para realizar tareas básicas necesitamos desarrollar xenobots que puedan llevar a cabo funciones más complejas. Para ello requerimos mecanismos de control y seguridad, lo cual es otro reto, ya que no queremos comportamientos imprevistos o dañinos en el sistema donde los despleguemos.
Si te interesa profundizar puedes empezar por este paper: A cellular platform for the development of synthetic living machines.
¿Estamos preparados para algo así?
Plantearse el uso de xenobots en el campo médico puede hacer aflorar temores en la percepción pública, sobre todo cuando no existe todavía una regulación mínima para el desarrollo de esta tecnología.
Posiblemente encuentre oposición entre grupos de personas contrarias a la creación de vida sintética o a sobrepasar los límites de la manipulación biológica, igual que pasa con la genética. Sin duda puede haber consecuencias imprevistas, de modo que ante esta incertidumbre sería bueno ser prudentes, en mi opinión.
Por otro lado, podría llegar a sernos de utilidad para superar algunos de los grandes retos de nuestros tiempos, como el cuidado de nuestro medioambiente o la personalización de tratamientos contra el cáncer, motivos más que suficientes para, por lo menos, explorar y tener en cuenta esta prometedora biotecnología.
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Súper interesante Pol. No conocía este tipo de tecnología. Gracias por compartir!
Conocía el concepto y, al menos yo, no sé si estaría preparado para algo así.
Me has hecho recordar a https://es.wikipedia.org/wiki/Neil_Harbisson, el primer cyborg reconocido con su característica antena y una de las preguntas que me surgió cuando conocí su historia: Y si te hackean y son capaces de conectarte a la IP de tu cerebro, de tus xenobots, ¿qué pasaría? ¿Controlarían tu cuerpo y mente?