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Biomedicina

Un genoma sintético capaz de reiniciar células

Un genoma construido desde cero se convierte en un paso adelante hacia la síntesis de nuevos organismos.

  • por Jocelyn Rice | traducido por Francisco Reyes (Opinno)
  • 21 Mayo, 2010

Como culminación de un proyecto que abarca 15 años, los científicos del Instituto J. Craig Venter en Maryland han creado la primera célula controlada por un genoma sintético.

"Esta es la primera vez que la información de una secuencia perteneciente a un genoma se ha convertido de vuelta en vida", afirma Chris Voigt, biólogo sintético de la Universidad de California en San Francisco, y que no estuvo involucrado en el proyecto. "Es realmente notable."

Utilizando un método desarrollado en 2008, el equipo dirigido por el pionero en genómica Craig Venter, sintetizó el genoma de una diminuta bacteria llamada Mycoplasma mycoides, con un contenido de poco más de un millón de pares de bases de ADN. A continuación tranplantaron el genoma sintético en una bacteria relacionada, la Mycoplasma capricolum, en un proceso que habían perfeccionado anteriormente mediante el uso de cromosomas no sintéticos.

Una vez que las células receptoras incorporaron el genoma sintético, inmediatamente comenzaron a llevar a cabo las instrucciones codificadas en el genoma. Las células fabricaron sólo proteínas de M. mycoides, y después de unas cuantas rondas de auto-replicación, todos los rastros de la especie receptora se habían esfumado. Los resultados fueron publicados el jueves en la edición online de la revista Science.

Para distinguir su genoma sintético de la versión originada de forma natural, los investigadores codificaron una serie de marcas de agua en la secuencia. Comenzaron con el desarrollo de un código para escribir el alfabeto inglés, así como la puntuación y los números, en el lenguaje del ADN--una clave de descifrado está incluida en la propia secuencia. Después escribieron sus nombres, algunas citas, y la dirección de una web que la gente puede visitar si desean descifrar el código.

En términos de creación de vida sintética, este proyecto es una prueba de principio: además de las marcas de agua y de un puñado de supresiones de genes para reducir la capacidad de la especie a la hora de provocar enfermedades, el genoma sintético, en esencia, recrea una forma de vida natural. Venter espera que en el futuro, la tecnología de genómica sintética se pueda utilizar para diseñar y desarrollar organismos completamente nuevos, con aplicaciones prácticas de gran alcance.

Venter y sus colegas están trabajando con Novartis y los NIH para sintetizar cassettes--grupos de genes que podrían ser insertados en un genoma sintético--para todos los virus de la gripe conocidos, en un intento por agilizar el proceso de fabricación de vacunas. Tienen en mente un sistema en el que, si una nueva cepa tal como la H1N1 emergiese, el desarrollo de una vacuna fuera tan sencillo como arrastrar los genes que codifican los fragmentos virales pertinentes a un genoma sintético. Esto podría crear una célula con la que fabricar el producto rápidamente.

Los investigadores también están colaborando con ExxonMobil para transformar las células de algas en fábricas vivientes de combustible que convirtiesen de forma eficiente el dióxido de carbono en hidrocarburos que, a su vez, pudiesen ser procesados en refinerías. "No hay células existentes en la actualidad, que hayamos sido capaces de encontrar, que realicen ese proceso de manera eficiente y en cantidad suficiente como para hacer que sea económicamente viable", señala Venter.

Otras posibles aplicaciones incluyen el diseño de microbios sintéticos que pudieran purificar el agua, o la fabricación de productos químicos o ingredientes alimentarios. "Predigo que en una década, cualquier célula que se use en procesos industriales se fabricará de forma sintética", señala Venter.

En ese sentido, los investigadores planean desarrollar un tipo de célula destinataria universal que pudiera "poner en marcha" el genoma de cualquier donante. El proceso de trasplante ha demostrado ser el aspecto más dificultoso a nivel técnico dentro de la construcción de la célula sintética, señala Venter, y sería ideal poder evitar una nueva ronda de solución de problemas para cada sistema nuevo que se desarrolle.

Por ahora, asegura Voigt, el mayor obstáculo para alcanzar el potencial de la genómica sintética es la distancia entre nuestra capacidad para sintetizar el ADN y nuestra capacidad para diseñarlo. "En eso va a consistir la próxima generación de investigación", señala. "La tecnología alrededor de la construcción de ADN está en una fase madura en la actualidad, y lo siguiente que venga será la caja de herramientas para diseñarlo."

Más allá de las aplicaciones prácticas, Venter espera también que las células sintéticas ayuden a aclarar el funcionamiento básico de la vida, tal vez permitiendo a los investigadores descifrar exactamente qué función realizan todos los componentes de una célula bacteriana. A pesar de que los genomas de innumerables organismos han logrado ser secuenciados, señala Venter, todavía no entendemos completamente cómo funcionan incluso las formas de vida más simples. "Queremos intentar hacer que una de estas células sea el sistema celular mejor entendido dentro de la biología", afirma.

Venter también señala que las células--que funcionan a partir de genomas hechos en un laboratorio con cuatro botellas de productos químicos, sobre una base de instrucciones almacenadas en un ordenador--revelen datos acerca de cómo es la vida. "Esto es tanto un avance filosófico como un avance tecnológico", afirma. "La idea de que esto sea posible significa que las células bacterianas son máquinas biológicas impulsadas por software. Si cambiamos el software, construimos una nueva máquina. Todavía me sorprende."

El desarrollo pone de relieve el hecho de que estamos saliendo de una era donde las células y el ADN debían ser trasladados físicamente de un lugar a otro, asegura Voigt, para entrar en otra era donde la biología es una ciencia de la información. Ahora sería posible secuenciar el genoma de un organismo en San Francisco, mandar la secuencia por mail a lo largo del país, y transformar ese organismo en un ser vivo en un laboratorio de Maryland. "Simplemente la información por sí sola es capaz de reconstruir ese organismo y convertirlo de nuevo en vida", asegura Voigt.

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