Investigadores Comparten Plan para “Inteligencia de Organoides” y “Biocomputadora”

Investigadores de la Universidad Johns Hopkins han compartido su plan para la “inteligencia de organoides”. El equipo está trabajando para crear una “biocomputadora” impulsada por células del cerebro humano, que creen que podría expandir exponencialmente las capacidades de la computación moderna y crear nuevos campos de estudio.

El estudio se publicó en la revista Frontiers in Science.

El Auge de la Biocomputación

Thomas Hartung es profesor de ciencias de la salud ambiental en la Escuela de Salud Pública Bloomberg de la Universidad Johns Hopkins y en la Escuela de Ingeniería Whiting. Está liderando el proyecto.

“La computación y la inteligencia artificial han estado impulsando la revolución tecnológica, pero están alcanzando un techo”, dijo Hartung. “La biocomputación es un esfuerzo enorme de compactar el poder computacional y aumentar su eficiencia para superar nuestros límites tecnológicos actuales”.

Durante casi dos décadas, los investigadores han estado utilizando pequeños organoides, tejidos cultivados en laboratorio que se asemejan a órganos completamente desarrollados, para experimentar con riñones, pulmones y otros órganos sin recurrir a pruebas en humanos o animales. Hartung y sus colegas en Johns Hopkins han estado trabajando más recientemente con organoides cerebrales, esferas del tamaño de un punto de bolígrafo con neuronas y otras características que prometen sostener funciones básicas como el aprendizaje y la memoria.

“Esto abre la investigación sobre cómo funciona el cerebro humano”, dijo Hartung. “Porque puedes empezar a manipular el sistema, hacer cosas que no puedes hacer éticamente con cerebros humanos”.

Hartung comenzó a cultivar y ensamblar células cerebrales en organoides funcionales en 2012 utilizando células de muestras de piel humanas reprogramadas en un estado similar al de células madre embrionarias. Cada organoide contiene alrededor de 50,000 células, aproximadamente del tamaño del sistema nervioso de una mosca. Ahora imagina construir una computadora futurista con dichos organoides cerebrales.

Imagen ampliada de un organoide cerebral producido en el laboratorio de Thomas Hartung, teñido para mostrar neuronas en magenta, núcleos celulares en azul y otras células de soporte en rojo y verde. Imagen: Jesse Plotkin/Universidad Johns Hopkins

Construyendo una Computadora Futurista con Organoides Cerebrales

Según Hartung, las computadoras que funcionan con este “hardware biológico” podrían comenzar a aliviar las demandas de consumo de energía de la supercomputación que se están volviendo cada vez más insostenibles. Aunque las computadoras procesan cálculos que involucran números y datos más rápido que los humanos, los cerebros son mucho más inteligentes para tomar decisiones lógicas complejas, como distinguir a un perro de un gato.

“Puede tomar décadas lograr el objetivo de algo comparable a cualquier tipo de computadora”, dijo Hartung. “Pero si no creamos programas de financiamiento para esto, será mucho más difícil”.

La inteligencia de organoides también podría revolucionar la investigación de pruebas de fármacos para trastornos del desarrollo neurológico y la neurodegeneración.

Lena Smirnova es profesora asistente de ingeniería y salud ambiental en Johns Hopkins que co-lidera las investigaciones.

“Queremos comparar organoides cerebrales de donantes típicamente desarrollados con organoides cerebrales de donantes con autismo”, dijo Lena. “Las herramientas que estamos desarrollando hacia la computación biológica son las mismas herramientas que nos permitirán entender los cambios en las redes neuronales específicas para el autismo, sin tener que usar animales o acceder a pacientes, para que podamos entender los mecanismos subyacentes de por qué los pacientes tienen estos problemas de cognición y discapacidades”.

Para evaluar las implicaciones éticas de trabajar con inteligencia de organoides, un consorcio diverso de científicos, bioéticos y miembros del público han sido incorporados dentro del equipo.