Han conseguido trasplantar con éxito un genoma sintético completo en bacterias desprovistas de su propio ADN y activarlo para que tomara el control de la nueva célula. Es el primer gran paso hacia la Biología Sintética.
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Se veía venir y por fin lo han conseguido. Los investigadores del equipo de J. Craig Venter han logrado trasplantar con éxito un genoma sintético completo en bacterias de tal modo que esas nuevas células realizaron funciones metabólicas normales.
J. Craig Venter se hizo famoso por haber secuenciado en su empresa el genoma humano usando una técnica que en ese momento era novedosa. Después recorrió los mares del mundo en busca de genes útiles e interesantes que pudieran usarse en su nuevo proyecto: la creación de microorganismos diseñados genéticamente para la producción eficiente de energía.
El nuevo logro alcanzado se enmarca en el camino hacia esa meta. La idea es crear organismos sintéticos que puedan producir combustibles a partir de la luz del sol, paliando los problemas medioambientales y ecológicos que tenemos. También podría servir para la síntesis de vacunas, crear microorganismos que limpien el agua o produzcan otras sustancias que el ser humano necesite.
El logro fue publicado online el 20 de mayo y presentado en una conferencia de prensa el pasado jueves en el Newseum en Washington.
Ya vimos en NeoFronteras que este equipo de investigadores había sintetizado un genoma bacteriano y que también había trasplantado un genoma natural de una célula a otra. Ahora han usado las dos técnicas a la vez para crear “células sintéticas”, aunque solamente el genoma es realmente sintético. Es la primera vez que se consigue algo así. A pesar de que se habían intentado anteriormente, no se conseguía activar el genoma sintético en las células receptoras. Las células receptoras reconocían el ADN foráneo como extraño al no incluir ciertos grupos metilo y lo destruían. Los investigadores idearon un modo para introducir esos grupos en el genoma sintético.
El trabajo para crear la primera bacteria con genoma sintético no ha sido fácil. A este equipo de investigadores le ha costado 15 años de trabajo para completar el proyecto. Han tenido que crear nuevas herramientas y técnicas de construcción de largos segmentos de ADN y aprender cómo trasplantar con éxito un genoma sintético en otra célula, transformando en el proceso un especie en otra. El costo del proyecto se cifra en unos 30 millones de dólares.
Para sintetizar un genoma artificial o sintético se parte de “cuatro botellas” con los bloques constitutivos del ADN (las bases A, C, G y T), que un sintetizador químico consigue unir en secuencias genéticas cortas a partir de la información proporcionada por un ordenador. Por tanto se parte de una información inicial contenida en la memoria de un ordenador y de moléculas inanimadas elementales. Es como el proceso inverso a la secuenciación, en la que se parte de ADN y se analiza hasta tener la secuencia en un ordenador. “Es la primera célula autorreplicante sobre la Tierra cuyo padre es un ordenador”, ha afirmado Venter.
En el campo de la Química normalmente se empieza por el análisis de una molécula y una vez se conoce su estructura se trata de sintetizar, pero esto era imposible hasta hace poco en el campo de la Genómica debido a la gran complejidad que entraña sintetizar un genoma completo, aunque sea pequeño como el bacteriano.
El genoma sintetizado es el de la bacteria M. mycoides, al que se le añadió unas “marcas de agua” para distinguir el genoma sintético del natural (o las células naturales de las sintéticas).
Como la máquina de síntesis sólo es capaz de crear secuencias cortas de ADN, los investigadores se tuvieron que valer de células de levadura cuyas enzimas reparadoras de ADN permitieron unir esos trozos entre sí. Entonces transfirieron esas nuevas cadenas en bacterias E. coli y luego otra vez a las levaduras. Después de tres ciclos de este tipo, los investigadores consiguieron genomas de más de un millón de pares de bases. Las levaduras añadieron durante el proceso 8 polimorfismos de nucleótido simple al genoma. En total se encontraron 19 secuencias distintas en el nuevo genoma respecto al original natural.
Entonces trasplantaron estos genomas sintéticos de M. mycoides a otro tipo de bacteria: Mycoplasm capricolum, dos especies distintas pero afines. Estas “bacterias receptoras” terminaban sin su propio genoma e incorporaría sólo el nuevo. Al parecer, se consiguen células receptoras con ambos genomas que posteriores procesos de división celular permiten la obtención de una población con solamente el genoma sintético. Población que se puede aislar fácilmente.
El genoma sintético tomó entonces el control de las células receptoras y éstas empezaron a funcionar con normalidad pese a que 14 genes habían sido eliminados o alterados durante todo el proceso (sin embargo, meses antes un cambio en una base impidió el éxito). Las nuevas células empezaron a producir solamente proteínas de M. mycoides y a comportarse como M. mycoides. Los investigadores informan que las nuevas células proliferan un poco más rápido que las naturales.
Las nuevas células contenían las marcas de agua o marcadores, con lo que se demostraba así el éxito del proceso. Estos marcadores, son secuencias genéticas específicas que no estaban en el genoma natural y que no fabrican proteínas. Los marcadores contienen, usando un código secreto, los nombres de los investigadores que han participado en el proyecto, direcciones de email y páginas web y citas filosóficas. Además los marcadores contienen el propio código usado para cifrar. Rompiendo el código se pueden leer los mensajes.
“Creemos que este es un paso importante, tanto desde el punto de vista científico como filosófico. Ha cambiado ciertamente mi visión de la definición de vida y de cómo funciona”, ha afirmado Venter.
Sobre la “creación de vida” que se ha comentado en algunos medios depende de la definición de “crear” y de “vida”. Aunque la secuencia genética original estaba en un ordenador se usaron células de levadura y de E. coli en los pasos intermedios. Además, la célula receptora contenía sus propias proteínas, lípidos y otras moléculas “naturales” en el citoplasma. El mismo Venter dice que no ha creado vida, sino “la primera célula sintética”, según él.
Además de sus aplicaciones en medicina, como la producción de vacunas o en la producción de combustibles, este logro tiene posibilidades de convertirse en una buena herramienta científica. Se podrían crear bacterias con un genoma mínimo que serían la mínima expresión de lo que consideramos vida o crear bacterias que usen aminoácidos en proteínas que no se usan en la Naturaleza y ver cómo evolucionan. Esto podría incluso plantear preguntas que nunca nos hemos preguntado antes. Sería posible incluso la creación de un segundo génesis, esta vez de la mano del hombre, aunque fuera similar al primero.
En cuanto a los peligros, está fuera de toda posibilidad que un grupo terrorista pueda usar este tipo de técnicas para crear armas bacteriológicas, dada la complejidad y carestía del proceso.
La fuga de este tipo de microorganismos al medio ambiente sí parece ser una preocupación ya que podrían proliferar en el exterior y algunos de sus genes podrían pasar a otras bacterias por transferencia horizontal. Algunos ya abogan por expedir licencias especiales a los laboratorios que se dediquen a este tipo de proyectos.
Quizás sí se puedan liberar microbios sintéticos especialmente diseñados para sobrevivir en otros planetas o satélites del Sistema Solar. Serían experimentos biológicos a escala planetaria.
El primer paso hacia el desarrollo de una Biología Sintética se ha dado en nuestras vidas, lo hemos vivido ahora. Sólo es cuestión de tiempo que el ser humano sea capaz de crear vida 100% sintética. A partir de entonces muchos serán conscientes de que la vida no es más que una manera que tiene la materia organizada de procesar información. No hay misticismos, no hay milagros, pero constituye lo más extraordinario del Universo. A través de ella el Cosmos ha sido capaz de pensar sobre sí mismo. Que la vida sea capaz de crear otros tipos nuevos de vida es un paso más hacia una aventura maravillosa.
Por cierto, la tres citas son las siguientes:
“Vivir, equivocarse, caer, triunfar y crear vida de la vida”, de James Joyce
“Ver las cosas no como son, sino como podrían ser”, de Robert Oppenheimer
“Lo que no puedo construir no lo puedo entender”, de Richard Feynmann.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3146 [1]
Fuentes y referencias:
Nota de prensa. [2]
Noticia en AAAS [3]
Artículo original (resumen). [4]
Creación de ribosomas sintéticos. [5]
Hacia la primera célula mínima sintética. [6]
Genoma enano nos habla de los límites de la vida. [7]
Prometen vida sintética en unos años. [8]
Realizado el primer trasplante de genoma. [9]
Síntesis artificial de un genoma bacteriano completo. [10]