El organismo con más ADN sintético de la historia se acerca a la vida artificial

Un equipo internacional de 200 investigadores fabrica 5 de los 16 cromosomas de un organismo vivo complejo, la levadura, han logrado crear el organismo complejo con más ADN “de diseño” hasta la fecha.

Hace ya más de tres décadas que los científicos son capaces de hacer «bricolaje» con los seres vivos más sencillos.

En cualquier laboratorio se pueden activar o desactivar genes, o incluso añadir nuevas funciones en la lista de «programas» de sus células.

Se introducen pequeñas modificaciones, se comprueba que todo funciona y que no sobran tornillos, y así se obtienen medicamentos o se degradan contaminantes, por ejemplo.

Pero desde 2004, la ciencia está sufriendo una profunda revolución.

Se está entrando en la era de la biología sintética, en la que los científicos han sustituido el bricolaje por una auténtica ingeniería con la que, en teoría, se podrán diseñar a la carta seres vivos completos, que incorporarán las modificaciones que se deseen.

Este jueves, un importante consorcio internacional de científicos ha publicado siete artículos en la prestigiosa revista «Science» que marcarán un antes y un después en esta carrera.

Los investigadores han logrado producir variantes artificiales del 30 por ciento del material genético de la levadura del pan, lo que supone un paso de gigante en la tarea de sintetizar la primera célula cuyos genes hayan sido totalmente diseñados por el hombre.

«¡Lograrlo sería el comienzo de lo realmente divertido!», explicó a ABC Jef Boeke, director del Centro Médico Langone de la Universidad de Nueva York y director de la investigación.

«Aún no sabemos hasta dónde podemos llegar, o cuáles serán las aplicaciones más impactantes».

Pero, tal como adelantó, tendrán tres importantes consecuencias: serán muy útiles para la industria, ampliarán mucho el conocimiento sobre la genética de los seres vivos y, por último, «inaugurarán una nueva era en la ciencia».

Esa es la meta que persigue el ambicioso «Synthetic Yeast Project» (Sc2.0), un consorcio internacional formado por más de 200 científicos, sobre todo chinos, estadounidenses, británicos, australianos y coreanos, y que están dirigidos por Jef Boeke.

De momento, su logro más impresionante es haber producido de forma artificial la tercera parte de los genes de las levaduras, insertarlos en las células y conseguir que estas funcionasen de forma perfectamente normal.

Pero ya trabajan en ampliar estos resultados.

La carrera por producir genes diseñados por el hombre, los llamados genomas artificiales, comenzó en 2010.

Entonces, el Instituto Craig Venter logró fabricar un pequeño genoma de una sencilla bacteria.

El mundo científico aún estaba impactado cuando en 2014 se dio otra vuelta de tuerca.

Una investigación dirigida por Jef Boeke dio un importante salto cuando produjo el primer genoma artificial de un organismo eucariota.

Estos son mucho más complejos que las bacterias, como las diseñadas por Venter, y además tienen el mismo tipo de célula que las plantas y los animales.

Por eso, diseñar a voluntad este tipo de seres vivos es un paso indispensable para fabricar células sintéticas de plantas o quizás humanos en el futuro.

En esta ocasión, Boeke fue capaz de sintetizar un cromosoma artificial de la levadura del pan o Saccharomyces cerevisiae, una especie muy usada en investigación y que durante siglos se ha utilizado para hacer cerveza y pan.

Pero aún faltaba mucho trabajo, porque estas levaduras tienen varios cromosomas: llegan a los 16, mientras que los humanos, por su parte, tienen 23.

Por tanto, el objetivo de construir una célula eucariota y compleja con todo su material genético diseñado por el hombre aún estaba lejos.

Los estudios presentados ayer muestran que, hasta el momento, los científicos han logrado producir variantes artificiales de seis de los 16 cromosomas de la levadura.
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En concreto, los siete artículos presentados en «Science» describen el primer ensamblaje de cinco nuevos cromosomas artificiales de la levadura del pan (synII, synV, sinVI, synX y synXII).

Un sexto artículo describe los procedimientos para producir un genoma de levadura totalmente sintético, y un séptimo describe su estructura tridimensional.

En general, estos trabajos han permitido refinar la tecnología y poner a punto nuevas herramientas para manipular el material genético, de forma que sea más fácil trocearlo y ensamblarlo al estilo de las piezas de un Lego.

Los investigadores han «jugado» con el ADN, y han retirado partes que resultaban dispensables.

Los científicos han aprendido cosas nuevas sobre las levaduras, como que estas son muy tolerantes a los cambios.

Todo, en definitiva, les ayudó a entender mejor el funcionamiento de las piezas genéticas esenciales para la vida.

En opinión de Víctor de Lorenzo, microbiólogo en el Centro Nacional de Biotecnología (CSIC), manejar esta maquinaria tiene unas posibilidades increíbles: «Si puedes escribir una secuencia genética y después implementarla en un cromosoma, es como si pudieras hacer un programa de computador para las células.

Esto nos permite usar las levaduras para infinidad de aplicaciones biotecnológicas, como producir antibióticos y materiales».

Además, tal como añadió, este trabajo acercará la meta de poder sintetizar más cromosomas y llevar la tecnología hasta nuevos límites.

Jef Boeke ha explicado que a través de este diseño a la carta se podrá optimizar el proceso de obtención de vacunas, medicinas o biocombustibles a partir de estos organismos.

Además, cree que se podrá responder a relevantes cuestiones científicas.

«¿Cuánto podemos cambiar el genoma de estas células sin que dejen de comportarse como levaduras?

¿Cómo están conectados los genes que controlan la vida de la célula y de cuántas formas distintas podemos reconectarlos?», se preguntó.

Según explicó a ABC Joel Bader, autor de uno de los estudios e investigador en la Johns Hopkins University (EE.UU.), lo más relevante de estas investigaciones es que «muestran que sabemos lo suficiente sobre los genomas y los cromosomas de los eucariotas como para diseñarlos en un computador, sintetizarlos y ensamblarlos, y por último meterlos en células para reemplazar su información natural».

Si comparamos los seres vivos con computadores, el material genético empaquetado en los cromosomas representaría el software biológico, mientras que el resto de estructuras serían el hardware.

La biología sintética es el intento de la ingeniería de “asaltar” la biología, y la serie de siete trabajos publicados en Science es un gran avance en esta disciplina emergente.

“Han logrado escribir un nuevo programa e introducir dicho software en un hardware preexistente”, dice Víctor de Lorenzo a Hipertextual, en referencia al diseño y la construcción de los cinco cromosomas sintéticos de levadura.

“Llegará el día en el que seremos capaz de crear una célula desde cero sin ningún hardware preexistente, pero todavía no estamos en ese punto”, comenta el investigador del Centro Nacional de Biotecología (CNB-CSIC), y uno de los expertos más reconocidos en el campo de la biología sintética.

Todo esto es, según Bader, un nuevo paso hacia una nueva era:

«Ya dejamos atrás el momento de la secuenciación en la que aprendimos a leer la información del interior de las células.

Ahora estamos entrando en la era de la síntesis de genomas».

Los trabajos ya están en marcha. Cree que en dos años se fabricará la primera levadura con un genoma totalmente artificial.

Fuentes: ABC, Hipertextual, Gizmodo