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Una bacteria 'E. coli' con un ampliado código genético podría ayudar a producir nuevos fármacos.

Biomedicina

Una bacteria semiartificial logra crear proteínas con un aminoácido antinatural

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Los genes del organismo contienen seis bases genéticas en lugar de cuatro. La X y la Y han sido añadidas de forma artificial, y gracias a ellas, ha surgido una proteína jamás vista en la naturaleza. ¿Podría la vida haber evolucionado de manera diferente? La respuesta es sí

  • por Antonio Regalado | traducido por Teresa Woods
  • 04 Diciembre, 2017

Todos los seres vivos de la Tierra guardan las instrucciones para la vida en su ADN en forma de cuatro bases genéticas: A, G, C y T. Todos menos uno.

En el laboratorio de la start-up de Floyd Romesberg en San Diego (EEUU) las bacterias crecen con un código genético ampliado. Tienen dos letras más, un par de bases "antinatural" a las que llaman X e Y.

En 2014, Romesberg, que también dirige un laboratorio del Instituto de Investigación Scripps, modificó por primera vez los genes de la bacteria E. Coli para albergar los nuevos componentes de ADN. Ahora, sus bacterias están utilizando su código ampliado para fabricar proteínas con componentes igual de raros.

El investigador explica: "Queríamos demostrar el concepto de que cada paso del almacenamiento y la recuperación de la información podría estar mediado por un par de bases antinatural. Ya no es una curiosidad".

La bacteria se denomina un organismo "semisintético" ya que, si bien contiene un alfabeto genético expandido, el resto de la célula no ha sido modificado. Aun así, el ingeniero biológico del Laboratorio Lincoln del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, EEUU) Peter Carr dice que esto sugiere que los científicos no han hecho más que empezar a aprender hasta qué punto se puede rediseñar la vida, un concepto conocido como biología sintética.

Romesberg detalla: "No sabemos cuáles son los límites máximos de nuestra capacidad de diseñar sistemas vivos, y este trabajo ayuda a demostrar que no estamos limitados a cuatro bases. Creo que es bastante impresionante".

La búsqueda de vida en Marte o Júpiter ha resultado decepcionante para la humanidad. Sin embargo, las extrañas bacterias que crecen en San Diego ya insinúan que la biología de nuestro planeta no es la única biología posible. El investigador amplía: "Sugiere que si la vida ha evolucionado en otro lugar, podría haberlo hecho usando moléculas o fuerzas muy diferentes. La vida tal y como la conocemos puede no ser la única solución, y puede que no sea la mejor".

Los esfuerzos de Romesberg de introducir un código genético no natural a las bacterias comenzaron hace 15 años. Después de crear un par de letras candidatas a formar parte del ADN, el primer paso fue agregarlas al genoma de una bacteria y demostrar que podrían ser utilizadas para almacenar información. Es decir, ¿podría el organismo acatar el ADN antinatural y también copiarlo fielmente mientras se dividía?

La respuesta, según demostró su laboratorio en 2014, fue afirmativa. Pero las primeras versiones de la bacteria no eran demasiado estables. Murieron o se deshicieron de las letras adicionales de su ADN, que son almacenadas en un minicromosoma llamado plásmido. En las propias palabras del investigador, sus creaciones "carecían de la fortaleza de la vida real".

Para este año, el equipo había creado una bacteria más estable. Pero dotar al germen de un código parcialmente artificial no era suficiente, tenía que usar ese código para crear una proteína parcialmente antinatural. Eso es lo que el equipo de Romesberg afirma haber logrado ahora, en un trabajo publicado en la revista Nature.

Usando las letras adicionales, instruyeron a las bacterias para que formaran una proteína verde y luminiscente con un único aminoácido no natural. Romesberg detalla: "Almacenamos la información, y ahora la hemos recuperado. El siguiente paso será emplearla. Vamos a hacer cosas que nadie más puede hacer".

La recompensa práctica de un organismo con un alfabeto genético más grande es que tiene un vocabulario más amplio: puede ensamblar proteínas con componentes que normalmente no se encuentran en la naturaleza. Eso podría resolver algunos problemas complicados en química médica, que es el arte de dar forma a las moléculas para que hagan exactamente lo que se quiere dentro del cuerpo humano, y nada no deseado.

Ese es el objetivo de la start-up fundada por Romesberg, llamada Synthorx. Ya ha recaudado unos 13,5 millones de euros y espera convertir la investigación en nuevos fármacos. Un proyecto tiene como objetivo hacer una nueva versión de la interleucina-2, un medicamento contra el cáncer con algunos efectos secundarios desagradables. Tal vez los gérmenes semisintéticos puedan solucionarlo al intercambiar algunos componentes inusuales en puntos claves. "Esta empresa necesita salir del laboratorio y entrar en la clínica", dice su nueva directora general, Laura Shawver.

Carr dice que un código genético ampliado podría tener implicaciones más allá de proporcionar un atajo para programar nuevas propiedades en proteínas. También cree que las nuevas letras podrían ser utilizadas para ocultar información de manera que otros biólogos no podrían ver fácilmente. Eso podría resultar útil para ocultar la propiedad intelectual o, quizás, para disfrazar un arma biológica.

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