{"id":127673,"date":"2025-07-25T19:55:49","date_gmt":"2025-07-25T17:55:49","guid":{"rendered":"https:\/\/ibecbarcelona.eu\/?p=127673"},"modified":"2025-07-22T16:24:22","modified_gmt":"2025-07-22T14:24:22","slug":"scientists-create-an-artificial-cell-capable-of-navigating-its-environment-using-chemistry-alone","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ibecbarcelona.eu\/es\/creen-una-celula-artificial-capac-orientar-se-utilitzant-nomes-la-quimica","title":{"rendered":"Crean una c\u00e9lula artificial capaz de orientarse utilizando solo la qu\u00edmica"},"content":{"rendered":"\n

Investigadores del Instituto de Bioingenier\u00eda de Catalu\u00f1a (IBEC) han creado la c\u00e9lula artificial m\u00e1s sencilla del mundo capaz de navegar qu\u00edmicamente, migrando hacia sustancias espec\u00edficas como lo hacen las c\u00e9lulas vivas.<\/strong> Este avance, publicado en la revista Science Advances<\/em>, demuestra c\u00f3mo las ves\u00edculas, burbujas microsc\u00f3picas, se pueden programar para seguir rastros qu\u00edmicos. Este descubrimiento revela los m\u00ednimos elementos necesarios para hacer que la vida sint\u00e9tica se mueva con un prop\u00f3sito.<\/strong> Decodificar c\u00f3mo navegan las ves\u00edculas permite entender c\u00f3mo se comunican las c\u00e9lulas y transportan su carga, y proporciona un modelo para dise\u00f1ar sistemas de administraci\u00f3n de f\u00e1rmacos dirigidos.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Giuseppe Battaglia (izquierda) y B\u00e1rbara Borges (derecha).<\/figcaption><\/figure>\n<\/figure>\n\n\n\n
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Un equipo de investigaci\u00f3n del Instituto de Bioingenier\u00eda de Catalu\u00f1a (IBEC)<\/a> ha creado la c\u00e9lula artificial m\u00e1s sencilla del mundo capaz de navegar qu\u00edmicamente<\/strong>, migrando hacia sustancias espec\u00edficas como lo hacen las c\u00e9lulas vivas. Este avance, publicado en la revista cient\u00edfica Science Advances<\/em>, demuestra c\u00f3mo se pueden programar burbujas microsc\u00f3picas para seguir rastros qu\u00edmicos. El estudio describe el desarrollo de una \u00abc\u00e9lula m\u00ednima\u00bb en forma de ves\u00edcula lip\u00eddica que encapsula enzimas capaces de autopropulsarse a trav\u00e9s de la quimiotaxis<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

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Las bacterias dependen de ella para encontrar alimento, los gl\u00f3bulos blancos la utilizan para llegar a los focos de infecci\u00f3n e incluso los espermatozoides navegan hacia el \u00f3vulo a trav\u00e9s de la quimiotaxis<\/em>. Al recrearla en un sistema sint\u00e9tico m\u00ednimo, nuestro objetivo es descubrir los principios fundamentales que hacen posible este movimiento<\/em><\/em><\/p>\n\n\n\n

B\u00e1rbara Borges<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

El transporte celular es un aspecto vital de muchos procesos biol\u00f3gicos y un hito clave en la evoluci\u00f3n. Entre todos los tipos de movimiento, la quimiotaxis es una estrategia esencial utilizada por muchos sistemas vivos para moverse hacia se\u00f1ales beneficiosas, como nutrientes, o alejarse de las da\u00f1inas.<\/p>\n\n\n\n

\u00abLas bacterias dependen de ella para encontrar alimento, los gl\u00f3bulos blancos la utilizan para llegar a los focos de infecci\u00f3n e incluso los espermatozoides navegan hacia el \u00f3vulo a trav\u00e9s de la quimiotaxis\u00bb<\/em>, explica B\u00e1rbara Borges Fernandes<\/strong>, estudiante de doctorado en el grupo de Bi\u00f3nica Molecular<\/a> del IBEC, profesora de la Facultad de F\u00edsica de la Universidad de Barcelona y primera autora del estudio. \u00abLo que nos parece especialmente fascinante es que este tipo de movimiento dirigido puede producirse incluso sin la compleja maquinaria que suele intervenir, como los flagelos o las intrincadas v\u00edas de se\u00f1alizaci\u00f3n molecular. Al recrear la quimiotaxis en un sistema sint\u00e9tico m\u00ednimo, nuestro objetivo es descubrir los principios fundamentales que hacen posible este movimiento\u00bb<\/em>, a\u00f1ade.<\/p>\n\n\n\n

Ser capaz de dise\u00f1ar una c\u00e9lula artificial podr\u00eda ayudar a los cient\u00edficos a comprender mejor c\u00f3mo las unidades celulares impulsan la evoluci\u00f3n hacia estructuras m\u00e1s complejas. \u00abEstas c\u00e9lulas sint\u00e9ticas son como planos para el sistema de navegaci\u00f3n de la naturaleza\u00bb, dice el autor principal, el profesor Giuseppe Battaglia<\/strong>, profesor de investigaci\u00f3n ICREA en el IBEC, investigador principal del Grupo de Bi\u00f3nica Molecular y l\u00edder del estudio. \u00abConstruimos simple para comprender en profundidad\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

Liposomas y poros: barcos y motores<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Para lograrlo, el equipo de investigaci\u00f3n estudi\u00f3 c\u00f3mo se mueven estas peque\u00f1as \u201cc\u00e9lulas\u201d en forma de ves\u00edculas en gradientes de dos sustratos: glucosa y urea. Encapsularon enzimas de glucosa oxidasa o ureasa dentro de liposomas -ves\u00edculas basadas en l\u00edpidos-, para convertir la glucosa y la urea en sus respectivos productos finales. A continuaci\u00f3n, modificaron los liposomas a\u00f1adiendo una prote\u00edna de membrana. Esta prote\u00edna forma poros en la pared del liposoma que act\u00faan como un canal a trav\u00e9s del cual los sustratos entran en la c\u00e9lula sint\u00e9tica y los productos de las reacciones salgan.<\/p>\n\n\n\n

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Estas c\u00e9lulas sint\u00e9ticas son como planos para el sistema de navegaci\u00f3n de la naturaleza. Construimos simple para comprender en profundidad<\/p>\n\n\n\n

Giuseppe Battaglia<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Se sabe que para que tenga lugar el movimiento activo debe haber una ruptura de la simetr\u00eda. Al atrapar las enzimas dentro de la part\u00edcula y utilizar los poros como los principales puntos de intercambio, se genera una diferencia en la concentraci\u00f3n qu\u00edmica alrededor de la part\u00edcula. Esto provoca un flujo de fluido a lo largo de la superficie de la ves\u00edcula y dirige el movimiento de la part\u00edcula. Es como si el liposoma fuera un peque\u00f1o barco y el poro y la enzima fueran su motor y su sistema de navegaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

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Representaci\u00f3n esquem\u00e1tica de la c\u00e9lula quimiot\u00e1ctica m\u00ednima.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Del transporte pasivo a la quimiotaxis activa<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Los cient\u00edficos analizaron el transporte de m\u00e1s de 10.000 ves\u00edculas dentro de canales microflu\u00eddicos con gradientes de glucosa o ureasa para comprender el comportamiento general de estas part\u00edculas. Estudiaron las trayectorias de ves\u00edculas con un n\u00famero variable de poros y las compararon con las trayectorias de ves\u00edculas de control que carec\u00edan de poros.<\/p>\n\n\n\n

\u00abObservamos que las ves\u00edculas de control se desplazan hacia concentraciones de sustrato m\u00e1s bajas debido a efectos pasivos, distintos de la quimiotaxis. A medida que aumenta el n\u00famero de poros en las ves\u00edculas, tambi\u00e9n lo hace el componente quimiot\u00e1ctico. Eventualmente, esto invierte la direcci\u00f3n del movimiento, haciendo que las ves\u00edculas se desplacen hacia \u00e1reas con mayores concentraciones de sustrato\u00bb,<\/em> explica Borges.<\/p>\n\n\n\n

Estos resultados son prometedores desde el punto de vista bioqu\u00edmico porque los elementos estudiados est\u00e1n presentes en la estructura de la gran mayor\u00eda de las c\u00e9lulas.<\/p>\n\n\n\n

\u00abObservamos detenidamente c\u00f3mo se mueven las ves\u00edculas. Son peque\u00f1as burbujas que esconden los secretos sobre c\u00f3mo las c\u00e9lulas se hablan entre s\u00ed, c\u00f3mo transportan la carga de la vida. Pero la maquinaria de la biolog\u00eda es ruidosa \u00a1tiene demasiadas piezas! As\u00ed que hacemos trampa y lo reconstruimos de forma simplificada, con solo tres piezas: una membrana, una enzima y un poro. Sin complicaciones, las reglas antes ocultas ahora salen a la luz. Ese es el poder de la biolog\u00eda sint\u00e9tica: desmontamos un rompecabezas hasta sus huesos y, de repente, somos capaces de ver la m\u00fasica en el caos. Lo que antes parec\u00eda un embrollo, ahora pasa a ser qu\u00edmica, pura y elegante, haciendo m\u00e1s con menos<\/a>\u00bb<\/em>, describe Battaglia.<\/p>\n\n\n\n

El estudio se ha realizado en colaboraci\u00f3n con el equipo de Jos\u00e9 Miguel Rub\u00ed en la Universidad de Barcelona (UB)<\/strong>, quienes han realizado las predicciones te\u00f3ricas. El estudio tambi\u00e9n ha contado con la participaci\u00f3n del Instituto de F\u00edsica de Sistemas Vivos<\/strong> y el Departamento de Qu\u00edmica del University College London<\/strong>, la Universidad de Liverpool<\/strong>, el Instituto Biofisika (CSIC-UPV\/EHU)<\/strong> y la Fundaci\u00f3n Ikerbasque para la Ciencia<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

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Art\u00edculo de referencia:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Barbara Borges-Fernandes, Azzurra Apriceno, Andres Arango-Restrepo, Safa Almadhi, Subhadip Ghosh, Joe Forth, Jorge Pedro Lopez-Alonso, Iban Ubarretxena-Belandia, Jose Miguel Rubi, Lorena Ruiz-Perez, Ian Williams and Giuseppe Battaglia. The minimal chemotactic cell. <\/strong>Science Advances<\/em> (2025). DOI: 10.1126\/sciadv.adx9364<\/p>\n\n\n\n

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Investigadores del Instituto de Bioingenier\u00eda de Catalu\u00f1a (IBEC) han creado la c\u00e9lula artificial m\u00e1s sencilla del mundo capaz de navegar qu\u00edmicamente, migrando hacia sustancias espec\u00edficas como lo hacen las c\u00e9lulas vivas. Este avance, publicado en la revista Science Advances, demuestra c\u00f3mo las ves\u00edculas, burbujas microsc\u00f3picas, se pueden programar para seguir rastros qu\u00edmicos. Este descubrimiento revela los m\u00ednimos elementos necesarios para hacer que la vida sint\u00e9tica se mueva con un prop\u00f3sito. 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