La nueva técnica permite a los biólogos ensamblar pedazos grandes de ADN a partir de diseños editados en un ordenador con más rapidez que antes. Los investigadores del J. Craig Venter Institute en Rockville, Maryland, utilizaron el método para crear el genoma completo de un orgánulo celular llamado mitocondria, un paso que podría conducir a terapias contra enfermedades metabólicas. Synthetic Genomics se ha asociado con el gigante farmacéutico Novartis para acelerar el desarrollo de vacunas contra la gripe mediante este método.
"Al ser capaces de sintetizar con rapidez el ADN, podemos crear una nueva semilla de vacuna para la gripe en 24 horas o menos", afirma J. Craig Venter, fundador y presidente del instituto. En la actualidad se tarda varios meses en producir una vacuna nueva contra la gripe.
Antes de cada temporada de gripe, los epidemiólogos supervisan el virus de la gripe, de rápida evolución, a lo largo de un período de meses, y la Organización Mundial de la Salud (OMS) hace una suposición sobre qué tres cepas tienen más probabilidades de propagación. La OMS desarrolla entonces versiones debilitadas de estos virus, y estas reservas de semillas se distribuyen a los fabricantes de vacunas, que incuban la vacuna del virus debilitado en huevos de gallina, un proceso que tarda 35 días.
Los investigadores del Instituto J. Craig Venter, dirigido por el profesor Daniel Gibson, han ideado una técnica para la síntesis de tramos de ADN en el rango de tamaño de los genomas virales. Con el material de partida adecuado, el proceso se puede hacer en pocas horas.
A partir de una secuencia de ADN almacenada en un archivo de ordenador, los investigadores primero la dividen en piezas superpuestas que son lo suficientemente pequeñas como para crearlas económicamente y rápidamente a partir de productos químicos embotellados. Esto se hace usando una máquina estándar conocida como sintetizador de ADN. Varios tramos de ADN luego se combinan con una mezcla de enzimas que los unen en unos 15 minutos. Las piezas más grandes son de nuevo combinadas entre sí y la misma mezcla de enzimas las unen en una secuencia ordenada aún más larga. La clave, afirma Gibson, consistió en encontrar la correcta combinación de tres enzimas para unir todos los fragmentos de ADN.
Esta primavera, el grupo de Gibson utilizó una técnica más laboriosa para crear la primera "célula sintética". Editaron un genoma bacteriano en un ordenador, lo sintetizaron con la ayuda de levadura y luego lo trasplantaron a otra especie de bacterias. El uso de levaduras para unir el genoma toma tiempo, puesto que la levadura tiene que crecer durante la noche para unir los fragmentos de ADN. La levadura es todavía necesaria para crear algo tan grande como un genoma bacteriano completo, ya que puede trabajar con mucho más ADN que los productos químicos utilizados en el nuevo método.
Para hacer genomas más pequeños, incluidos los de las vacunas, los investigadores del Instituto Venter no necesitan levadura. Si ya han creado las piezas más cortas de ADN iniciales, afirma Gibson, pueden armar un stock de semilla de vacuna entero, o el genoma de un orgánulo celular como las mitocondrias, en un solo día. Eso es lo que hicieron en el trabajo descrito en un artículo publicado esta semana en la revista Nature Methods.
La mitocondria es una parte vital de todas las células animales, juega un papel importante en el metabolismo, y tiene su propio genoma. Las enfermedades mitocondriales pueden conducir a la sordera, la diabetes, la debilidad muscular, los problemas de aprendizaje, y muchos otros problemas. Al utilizar el método de síntesis de ADN rápido para estudiar las mitocondrias, "esperamos poder observar la causa de estos problemas a nivel genético, y ver si podemos arreglarlos", afirma Gibson.
Durante los próximos tres años, Synthetic Genomics Vaccines se asociará con Novartis para utilizar estos métodos y crear stocks de vacunas contra la gripe. Novartis está trabajando en un método de cultivo de vacunas basado en células para reemplazar los huevos de gallina que se utilizan hoy día en el cultivo de vacunas. Esto eliminaría la necesidad de adaptar los virus para las aves, algo que acaba añadiendo tiempo al proceso, y debería aumentar la velocidad. El enfoque no ha sido aprobado por la Admistración de Alimentos y Medicamentos de EE.UU., pero los ensayos están en curso.
Venter afirma que esta técnica de síntesis de ADN más rápida también podría hacer posible mantenerse al día con la aún más rápida evolución de los patógenos, que cambian demasiado rápido como para que el desarrollo convencional de vacunas pueda mantener el ritmo. Esto incluye el VIH, la malaria y el rinovirus—una de las causas del resfriado común.