En la edición de la publicación Nature del 15 de mayo de 2014, el laboratorio químico de Floyd Romesberg del Instituto de Investigación Scripps de San Diego (EEUU) publicó un trabajo titulado Un organismo semisintético con un alfabeto genético ampliado. El equipo de Romesberg había creado una bacteria que incorporaba bloques de construcción química que, por lo que se sabe, nunca han formado parte de ningún ser vivo de la Tierra.
Se produjeron afirmaciones anteriores de "crear nuevos tipos de vida". El pionero del genoma Craig Venter lideró un equipo que desarrollo un genoma para un germen que causa la neumonía en vacas, pero su trabajo utilizó las bases químicas ya conocidas del ADN, conocidas por las letras A, G, C y T. El grupo de Romesberg, por contrario, añadió dos letras más, llamadas X e Y. Cuando la bacteria replicó la X y la Y con éxito en las generaciones posteriores, el laboratorio de Romesberg podía afirmar haber creado el primer ser vivo con un código genético ampliado.
"La gente preguntaba a qué venía tanto revuelo, y yo decía, 'Imagínate que tuvieras un idioma compuesto tan sólo por cuatro letras'", recuerda Romesberg. "'Sería torpe y realmente limitaría el tipo de historias que podrías contar. Ahora imagina que tiene dos letras más. Ahora podrías contar historias más interesantes'".
Nuevos fármacos representan la historia más obvia que se pueda contar con esta tecnología. Una start-up llamada Synthorx, fundada por Romesberg y el fondo de capital riesgo Avalon Ventures, dice que ha aprovechado una bacteria E. coli que contiene X e Y para ayudar a desarrollar una proteína. Eel presidente y CEO de la empresa, Court Tu er, describe este avance su "cría de unico io". La empresa no identificó la proteína, salvo para afirmar que está "muy estudiada" y que añadirían a ella una nueva función, un método por el cual otro fármaco se fije a la proteína en una ubicación determinada.
La tecnología también podría abrir camino hacia nuevos fármacos de biotecnología. Casi todos estos fármacos, proteínas como la insulina o la eritropoyetina (EPO), una hormona glicoproteica que estimula la formación de eritrocitos, se desarrollan dentro de una bacteria u otra célula. Pero el ADN sintético podría aumentar enormemente los posibles fármacos. Esto se debe a que una célula normal construye proteínas a partir de tan sólo 20 aminoácidos, juntándolos para formar largas cadenas. Exactamente cuál de los aminoácidos será el próximo en añadirse es definido por secuencias de ADN de tres letras llamadas codones.
Aunque la matemática del asunto se complica, con la adición de las nuevas bases X (de nombre químico d5SICS) e Y (de nombre químico dNaM), Romesberg casi triplicó el número de codones posibles, y en teoría elevó hasta 172 el número de distintos aminoácidos de los que una célula puede construir una proteína (ver esta gráfica explicativa)
Foto: Los científicos de Synthorx trabajan en el desarrollo de un sistema para producir proteínas utilizando ADN parcialmente sintético.
Resulta importante porque los científicos han inventado miles de aminoácidos artificiales. Sólo que no ha resultado ser tarea fácil hacer proteínas con ellos. A cambio de los fármacos convencionales, donde los químicos ejercen un control exquisito sobre la posición de cada átomo, con las proteínas sobre todo, siguen necesitando a un ser vivo que realice la fabricación por ellos. "Cuando llegas a proteínas completas, los químicos realmente pierden esta capacidad. Las moléculas de las proteínas son demasiado complejas, demasiado grandes", explica Peter Schultz, un biólogo del Instituto de Investigación Scripps. (Romesberg se formó en el laboratorio de Schultz).
Al final, podría haber bacterias que producen tipos de proteínas completamente nuevos. "Para construir un negocio de mil millones de dólares, sí, necesitamos una proteína", dice Romesberg. "El tanto consistirá en la capacidad de producir proteínas terapéuticas que contengan aminoácidos no naturales".
El logro de Synthorx se queda algo corto de conseguirlo. Realizó la primera proteína descomponiendo su E. coli y utilizando sus genes artificiales para crear una molécula de proteína novedosa dentro de un tubo de pruebas. Tu er cree que el sistema podría interesar a las farmacéuticas que podrían utilizarlo para generar ideas para nuevos fármacos. "Se podría fabricar un millón de proteínas con aminoácidos no naturales", afirma.
Los organismos sintéticos podrían abrir paso hacia otros tipos de productos, incluidas nuevas vacunas. Se podría, por ejemplo, desarrollar una variedad del virus de la tuberculosis que contenga ADN no natural. Sería un virus real y vivo. Pero sin un material crudo para copiar sus genes (es decir, una fuente exte a para los compuestos químicos X y Y), se podría suministrar a una persona sin la preocupación de que enferme. "Si fuese tuberculosis, pero a su vez benigno, sería la vacuna perfecta", dice Schultz.
Foto: Court Tu er, a la izquierda, el CEO de Synthorx, observa el resultado de un experimento de biología sintética.
Las formas de vida sintéticas tienen implicaciones mucho más allá de los nuevos productos. Romesberg y Schultz forman parte de un cuadro de científicos que han estado planteando la pregunta básica de si la vida podría haber evolucionado de distinta manera a la que estamos acostumbrados. "¿Tendrá la vida en Marte una quinta y una sexta base?", se pregunta Steven Benner, un biólogo sintético y uno de los fundadores de la Fundación para la Evolución Molecular Aplicada de Gainesville, Florida (EEUU). Benner, que trabaja con la NASA buscando vida en otros planetas, sugiere que la biología sintética también podría mejorar nuestra capacidad de detectar nuevas formas de vida en la Tierra. "Quizás existan en la Tierra, pero no sabemos qué buscar", dice. "Te obliga a hacer preguntas sin guion para poner a prueba tus principales hipótesis de base".
Synthorx no es la única start-up que busca aumentar el código de la vida por motivos comerciales. Ambrx, otra empresa de San Diego (EEUU), emplea aminoácidos no naturales en conjunto con principales farmacéuticas como Eli Lilly y Merck. Y el pasado mes de enero, el científico de la Universidad de Harvard (EEUU) George Church y su antiguo alumno Farren Isaacs, de la Universidad de Yale (EEUU), realizaron una rueda de prensa para anunciar su propio logro. Isaacs y Church describieron cómo, en experimentos separados, crearon lo que denominan como un "organismo reordenado genómicamente", o GRO (por sus siglas en inglés). No habían cambiado las letras del ADN, pero se habían apropiado unos codones para obligar al uso de aminoácidos artificiales.
Church y Isaacs anunciaron recientemente que habían fundado una empresa con sede en Boston (EEUU), enEvolv, para proveer tales GRO a la industria para, por ejemplo, limpiar vertidos de petróleo o incluso para fabricar queso. Durante una conferencia telefónica con periodistas en enero, Church dijo: "Nuestro objetivo es modificar células de plantas y animales, y tal vez plantas y animales".
Ya se divisa una posible protesta sobre esta tecnología: nadie sabe con exactitud qué harían estas formas de vida novedosas si se liberasen al medio natural. Las E.coli de Romesberg dependen de una fuente exte a de X e Y para sobrevivir. Igualmente, Church mantiene que sus GRO son seguros porque dependen de aminoácidos no naturales que sólo se les proporciona en el laboratorio. Si no se los suministra, muere la bacteria.
Este tipo de "interruptor de seguridad" existe para aplacar a cualquiera que se pregunte qué pasa si la bacteria se escapa. Pero no es infalible. Tanto Romesberg como Church informaron de que una diminuta fracción de la bacteria consiguió escapar a las esposas genéticas mediante la mutación. Significa que si se liberasen fuera del laboratorio, un organismo artificial podría de alguna manera encontrar un sustituto químico del ento o para reemplazar el que se le suministraba en el laboratorio. O podría intercambiar genes con otros organismos que se crucen en su camino para sobrevivir fuera de la placa de Petri. Tal acontecimiento podría incluso permitir la supervivencia y la reproducción de gérmenes modificados.
Schultz cree que habrá aplicaciones médicas para los organismos sintéticos mucho antes de que se liberen al ento o para comerse el petróleo o hacer queso. Y una vez que la biología sintética dé paso a nuevos fármacos o vacunas, según Schultz, nos acostumbraremos a la idea de inventar nuevas formas de vida para nuestro propio bienestar. "Uno tiene que elegir las aplicaciones más próximas de esta tecnología para demostrar lo que realmente puede hacer por el bien de la humanidad", dice Schultz. "Yo creo que la medicina es un área con unas aplicaciones bastante obvias".