El fabricante belga de chips imec puede parecer una fuente poco probable de innovación para la industria de la biología sintética. Pero a medida que las ramas de la biología se expanden en casi todos los aspectos de nuestras vidas, también lo hacen las áreas de conocimiento de las que extrae su poder. Y la industria de semiconductores no es una excepción.
Me reuní con Peter Peumans, CTO de Tecnologías de la Salud en imec, antes de su participación en la conferencia SynBioBeta que se llevará a cabo en mayo en la ciudad de Oakland, California. Y me contó sobre algunas cosas fascinantes que suceden en la intersección de la biología sintética, la salud y la tecnología.
Peumans es una de las personas más inteligentes que jamás conocerás. Su educación en ciencia e ingeniería abarcó una amplia gama de temas, desde mecánica cuántica hasta tecnologías de conversión de energía solar. Como resultado, tiene una extraña habilidad para llegar a ideas fuera de la caja mediante la conexión de disciplinas aparentemente no relacionadas.
Peumans fue profesor en Stanford antes de dejarlo todo y unirse a imec. La razón del cambio fue que sentía dificultades para hacer el tipo de proyectos en los que estaba interesado dentro de los límites de la academia. Un lugar como imec le ofrecía la oportunidad de pasar al siguiente nivel.
Es posible que se pregunte qué tipo de proyectos no están demasiado disponibles incluso para las instituciones académicas más avanzadas. La respuesta tiene menos que ver con tecnologías específicas y más con la forma de investigar.
Peumans cree que se pueden lograr avances significativos mediante la construcción de ideas nuevas a partir de tecnologías ya existentes en lugar del progreso académico: "Siempre me ha fascinado la idea de que se puede tomar una tecnología que es bastante avanzada, madura y barata, y tratar de encontrar formas de aprovecharla en una aplicación diferente", dice. "De esta manera, puedes comenzar desde una plataforma poderosa para hacer algo significativo bastante rápido. Hacer ese tipo de trabajo es difícil en el entorno académico porque simplemente no tienes acceso a estas tecnologías".
Las tecnologías de las que habla a menudo se denominan "tecnología profunda". La tecnología profunda se centra en soluciones a largo plazo para grandes problemas como el cambio climático, los recursos y el uso de la tierra, la salud, la energía y muchos más problemas apremiantes que llegan a la vanguardia de la sociedad.
Estas soluciones requieren operar en la convergencia de tecnologías y crear ecosistemas que puedan abordar estos problemas de manera colaborativa. Lo más importante: requieren pensar fuera de la caja al traer innovación de campos aparentemente no relacionados para abordar estos problemas complejos.
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"Es la idea de pararse sobre los hombros de gigantes: puedes llegar mucho más lejos en tu capacidad para impactar realmente en la vida de las personas", piensa Peumans.
Cuando se habla con la gente de biología sintética, saben lo que quieren hacer. "Y por nuestra parte, sabemos lo que es posible con la tecnología de chips hoy en día. Miles de millones de dólares han ido a esa plataforma, entonces, ¿Cómo podemos reconfigurarla para llegar a alguna parte, sin tener que invertir cientos de millones más? Se trata de aprovechar las piezas existentes tanto como sea posible. Podemos juntarlos rápidamente y hacer algo completamente nuevo", se entusiasma Peumans.
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Facilitar la próxima ola de innovación
La inversión en tecnología profunda se cuadruplicó en un período de cinco años, de $ 15 mil millones en 2016 a más de $ 60 mil millones en 2020, y el progreso en esta área no se está desacelerando. La gran ventaja que tiene imec es la capacidad de detectar tecnologías emergentes y ayudar a convertir ideas en soluciones.
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Esta es una de las razones por las que están ansiosos por trabajar con clientes con sede en los Estados Unidos como parte del esfuerzo por crear una red global de innovación:
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"Estamos interesados en tomar conceptos prometedores propuestos por una empresa, grande o pequeña, o de la academia, y luego descubrir cómo convertir esta idea en algo que sea escalable, fabricable y asequible esencialmente haciéndolo a nuestra manera, o sea usando semiconductores, utilizando nuestra plataforma para dar con soluciones de escala", dice Peumans.
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Las ideas en las que imec está invirtiendo incluyen tecnologías de plataformas que pueden tener un impacto en muchas áreas como la atención médica, la movilidad, la energía limpia y la tecnología alimentaria. Dentro del ámbito de la biología sintética, buscan desarrollar soluciones en todo, desde la secuenciación y las imágenes de próxima generación hasta la fabricación de terapias avanzadas:
"Estamos en una posición en la que realmente podemos usar tanto el conocimiento como la infraestructura, no solo para permitir la fabricación del próximo microprocesador o el próximo dispositivo de memoria, sino para habilitar la próxima generación de tecnología de ciencias de la vida y tecnología de la salud, y eso es lo que estamos haciendo. Se trata de aprovechar la posición para usar tanto las herramientas existentes como las competencias para construir nuevas herramientas que no se pueden hacer usando ingeniería comercial", dice Peumans.
Despegando las capas de la biología
"Estamos interesados en ayudar a construir las herramientas que nos permitirán despegar capas de biología para comprender lo que está sucediendo dentro de las células", dice Peumans. Puedes pensar en ello como un microscopio molecular. De la misma manera que la secuenciación del genoma ha transformado la forma en que podemos diseñar la biología, también lo harán otras formas de sondear la célula. Desde imec invitan a imaginar cuánta información se puede descubrir mirando no solo el genoma, sino también el proteoma, el lipidoma y el metaboloma de la célula, y hacerlo a nivel de resolución espacial. Con una mejor comprensión de la biología, será mucho más fácil manipularla.
Uno de los programas en los que imec desempeña un papel importante es el desarrollo de las sondas Neuropixel, que son implantes cerebrales delgados que pueden registrar la actividad cerebral. Las sondas Neuropixels fueron desarrolladas para un consorcio internacional de investigación cerebral (International Brain Laboratory (IBL)) que incluye investigadores del Instituto Médico Howard Hughes (HHMI), el Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro, la Fundación Caritativa Gatsby y Wellcome. Las sondas se desarrollaron en colaboración con esas instituciones de investigación y se fabrican en la plataforma avanzada de silicio de nanotecnología de imec.
Con esta tecnología, los científicos pueden estudiar uno de los sistemas más complejos del universo, el cerebro humano, y comprender cómo se forma nuestro comportamiento, qué conduce a adicciones o enfermedades, y también expandir los límites de la cognición. Es posible que algún día este tipo de sondas ayuden a las personas que están completamente paralizadas a mover prótesis utilizando la actividad cerebral.
Imaginando cómo será la próxima generación de tecnologías
Ese ejemplo es algo mínimo del total de las aplicaciones que pueden surgir en la intersección de la nanotecnología, los semiconductores y la biología sintética. Los investigadores de imec y sus colaboradores también están interesados en tecnologías como lab-on-a-chip, biosensores, tecnologías de diagnóstico ultrarrápidas, wearables, imágenes espaciales y otras herramientas que pueden ayudarnos a comprender la biología.
"En imec, ayudamos a compañías como Intel, Samsung y muchas otras a descubrir cómo será la próxima generación de tecnologías", comparte Peumans. El mismo principio se aplica a la biología: "Dominios como la secuenciación de próxima generación, el diagnóstico, la fabricación de terapias celulares y genéticas avanzadas y la biología sintética requieren nuevas herramientas porque las herramientas que se utilizan hoy en día tienen décadas de antigüedad, por lo que necesitan urgentemente una actualización".
El potencial de estos nuevos tipos de tecnologías es enorme: desde el tratamiento de personas que viven con enfermedades crónicas hasta la lucha contra enfermedades que antes se consideraban incurables, como el cáncer.
Los sensores desarrollados por la industria de la biología sintética podrían incorporarse a los dispositivos portátiles para el monitoreo en tiempo real de datos biológicos. Los “chip orgánicos” podrían proporcionar mejores modelos preclínicos para estudiar enfermedades y probar nuevas terapias. Los chips de PCR miniaturizados a través de los cuales puede respirar podrían proporcionar diagnósticos más rápidos para enfermedades infecciosas que son tan sensibles como las PCR clásicas con hisopos. La tecnología de nanoporos podría revolucionar la secuenciación y las imágenes sin lentes podrían permitirnos observar las células sin perturbarlas.
Esto es solo una porción de lo que es posible cuando los mundos de la tecnología profunda y la biología sintética chocan.
*Nota publicada en Forbes US
