¿Cuál es el próximo paso para la vida sintética?

Hacer un genoma, verificado. Transplantarlo a una célula vacía para crear la primera forma sintética de vida, verificado. Cobertura frenética de los medios acusando a los investigadores de «jugar a ser Dios», verificado

Craig Venter y su equipo del J. Craig Venter Institute en Rockville, Maryland y San Diego, California, probaron que son magos de la tecnología sintetizando un genoma a partir del código contenido en una computadora, y usándolo para comenzar la línea celular del correspondiente organismo sintético. Si hacía falta una demostración de que no existe algo como «el misterio de la vida», lo han probado en forma contundente. La nueva forma de vida que crearon se deriva de información pura y simple.

Otros investigadores en biología sintética, aunque impresionados por el logro técnico de Venter, consideran que sus alcances, tanto prácticos como filosóficos, son limitados. Ya sabían que no había un Mago de Oz detrás de la cortina de la vida, y sienten que es más probable que los primeros frutos de la biología sintética —organismos diseñados para fabricar combustibles limpios y productos farmacéuticos baratos, por ejemplo— se consigan con enfoques menos ambiciosos.

«Está bien y ha requerido un gran esfuerzo», dice Alistair Elfick de la Universidad de Edimburgo, Reino Unido. «Pero no nos lleva mucho más lejos, científicamente hablando». Él y muchos investigadores en este campo dicen que es poco probable que puedan sintetizar el genoma completo de una bacteria por sí mismos.

«Es un avance maravilloso pero no habilitará nuevos estudios para la comunidad en general», dice James Collins, de la Universidad de Boston. Señala que el equipo de Venter gastó cerca de 40 millones de dólares para crear la célula sintética. «No tenemos esa cantidad de dinero en investigación académica».

Los costos de hacer tramos largos de ADN —cerca de 1 dólar por letra en la actualidad— casi seguramente descenderán. Pero aunque fabricar un genoma sintético se vuelva dramáticamente barato, todavía queda la cuestión de cómo escribirlo. «Tenemos un largo camino antes de entender lo suficiente como para desarrollar un genoma operativo desde cero», dice Collins.

«Los genomas están demasiado metidos en una caja negra como para hacerles retoques deliberados y predecibles», dice Gos Micklem de la Universidad de Cambridge. «Es como tratar de construir el motor de un auto sin saber lo que hacen sus piezas individuales».

Aunque los biólogos aprendieran a escribir fluidamente nuevos genomas, se enfrentan a otro gran obstáculo: conseguir que las enormes moléculas hagan funcionar a una célula extraña. El genoma de Venter se basó en el de una micobacteria, y se implantó en el citoplasma de una especie relacionada. Queda por verse si las células receptoras aceptarán el genoma de una Escherichia coli productora de drogas, o, más difícil todavía, de un alga productora de biocombustible. «Será difícil hacer el salto entre especies muy diferentes», dice Collins.

Estas críticas pueden ser injustas para Venter y su equipo, ya que su objetivo declarado era sintetizar un genoma bacteriano que existiera como dato, e implantarlo en una célula. Como le gusta decir a Venter: «Esta es la primera especie auto-replicante que tenemos en el planeta cuyo padre es un ordenador».

Más que nada, la cautelosa recepción de los colegas de Venter muestra hasta dónde ha llegado la biología sintética por otros caminos. En los últimos años se ha producido la costosa artemisinina contra la malaria, un polímero valioso, e incluso biocombustibles. «Esto no involucra millones de cambios genéticos, apenas una docena», dice George Church de la Harvard Medical School en Boston.

La compañía química DuPont ha invertido la mayor parte de la década y cientos de millones de dólares para identificar cerca de 20 alteraciones genéticas que le permiten a la E. Coli producir un polímero llamado 1,3-propanediol. Church y sus colaboradores idearon una forma más rápida y económica de introducir múltiples cambios genéticos en las bacterias, llamada Multiplex Automated Genoma Engineering o MAGE.

Church trabaja ahora para mejorar la técnica. «Es menos costoso fabricar genomas parciales que fabricar genomas completos, y hay cosas realmente sorprendentes que se pueden hacer», dice.

Por ahora el enfoque preferido -reconocido por Venter- es crear una «caja de herramientas» de componentes genéticos o «bioladrillos» que actúen en una forma predecible, listos para combinarse con las propiedades que se deseen. Estos genes o circuitos de genes se mantienen listos y disponibles para su montaje en biodispositivos que tienen esa función.

El Instituto de Tecnología de Massachusetts mantiene un registro de 2.500 bioladrillos. Muchos provienen de los estudiantes que compiten en un evento anual llamado International Genetically Engineered Machine o iGEM, pero según Richard Kitney del Colegio Imperial de Londres, sólo el 10% funciona correctamente.

Así que Kitney, en colaboración con la Universidad de California, Berkeley, y la Universidad de Stanford en California, está creando un registro profesional de bioladrillos. «Tenemos ahora cerca de 300 partes completamente entendidas y caracterizadas», dice. «Se pueden usar para construir dispositivos biológicos profesionalmente».

Kitney refiere que, a diferencia del último logro de Venter, que demuestra un principio pero no tiene ningún uso práctico inmediato, todos los que están involucrados en los proyectos de bioladrillos usan herramientas biológicas para tratar de resolver problemas prácticos. «Todos nos concentramos en aplicaciones… en la producción de dispositivos y sistemas que generen nuevas industrias».

Kitney y sus colegas han creado un sensor biológico que detecta una proteína de una bacteria que produce infecciones urinarias. El dispositivo se compone de tres bioladrillos: un detector, un amplificador que aumenta la señal, y un indicador. Los tres componentes forman un biodispositivo que después se coloca en la Escherichia coli.

Yendo un paso más allá, este equipo está desarrollando una versión que no necesita una E. coli. En su lugar, los tres genes se añaden a un caldo de cultivo donde producen una respuesta equivalente a la de una célula viva. «Estamos trabajando en una nueva versión que detecta la superbacteria SARM (Staphylococcus aureus resistente a la meticilina) con una proteína fluorescente roja», dice Kitney.

Elfick y sus colegas están experimentando con seis enzimas que en conjunto pueden descomponer la celulosa, un polímero normalmente no digerible de la materia residual vegetal, con el objeto de convertir los residuos vegetales en biocombustible.

Venter tiene las mismas metas. Sólo que imagina un modo distinto de llegar a ellas y es quizás esta ambición la que lo diferencia de sus pares. «No hay ninguna duda de que ser capaz de controlar todo el asunto desde el principio es mucho más trascendente que cambiar un genoma», dice Venter. «La incógnita es cuánto tiempo nos llevará».

¿Cómo se hizo la bacteria sintética?

¿Qué es lo que ha producido realmente Craig Venter y qué está planeando hacer con eso? ¿Cuáles son los fundamentos?

El equipo de Craig Venter del J. Craig Venter Institute (JCVI) en Rockville, Maryland y San Diego, California, creó una célula sintética armando el genoma de un patógeno de la cabra llamado Mycoplasma mycoides a partir de pequeñas porciones de ADN sintetizadas en el laboratorio. Después, insertaron el genoma en el citoplasma vacío de una bacteria emparentada, el Mycoplasma capricolum. El genoma transplantado se activó en la célula huésped y se dividió una y otra vez para crear millones de células de M. Mycoides. La nueva cepa fue bautizada como JCVI-syn1.0.

Grandioso. Pero suena familiar.

Venter y su equipo, que incluye a los genetistas Hamilton Smith y Clyde Hutchison habían logrado previamente las dos hazañas —crear un genoma sintético y transplantar un genoma de una bacteria a otra— pero esta vez combinaron los dos procedimientos.

Para que la receptora M. Capricolum aceptara el genoma artificial, el equipo agregó al ADN sintético marcadores químicos llamados grupos metilo, haciéndolo parecer natural, y dejando sin efecto a una enzima anti-invasora de la célula huésped. Este logro fue un avance y Venter no ha publicado todos los detalles acerca de cómo se consiguió.

¿Quieren patentar la técnica?

Sí. La principal fuente de financiación del JCVI, una compañía que también dirige Venter, llamada Synthetic Genomics, tiene acceso exclusivo a toda la tecnología que el JCVI produce, y ha solicitado trece patentes de genomas sintéticos únicos creados por el equipo del JCVI. El JCVI solicitó en 2006 una patente por el «genoma bacteriano mínimo» que Venter espera construir ahora. Los genomas sintéticos hechos a medida, con capacidades industriales útiles pueden ser más fáciles de patentar que los genes naturales, ya que no se enfrentan con las objeciones de querer «patentar la naturaleza».

¿Venter piensa convertirse en multimillonario?

Es muy probable. El JCVI es una fundación sin fines de lucro, pero Venter espera que la amplia gama de aplicaciones potencialmente útiles que tienen los microbios hechos a medida producirá buenos dividendos para él y para sus socios. Venter colabora con Exxon Mobil en la producción de biocombustibles a partir de algas, y con Novartis para fabricar vacunas. «El año que viene la vacuna contra la gripe podría estar hecha de manera sintética», dice.

¿Cuáles son las aplicaciones puramente científicas?

Las células sintéticas tienen potencial como herramienta científica. Por ejemplo, se podría crear una bacteria que produzca nuevos aminoácidos, las unidades químicas de las proteínas. Los genetistas podrían ver cómo evoluciona esta bacteria «cyborg», comparada con las bacterias que producen el conjunto usual de aminoácidos.

¿Cómo pueden estar seguros de que la nueva bacteria es lo que pretendían?

Los genomas de los microbios tienen marcas distintivas, todas ellas se encontraron en la célula sintética cuando se armó la secuencia. Las marcas contienen los nombres de los 46 científicos del proyecto, varias citas escritas en un código secreto y la dirección de un sitio web. Como clave del código, Venter ha revelado las citas, una de las cuales es: «Vivir, errar, caer, triunfar, para recrear la vida a partir de la vida», de Retrato del Artista Adolescente, de James Joyce.

¿Quiere decir que crearon vida?

No. El equipo hizo un nuevo genoma a partir de secuencias de ADN que habían sido creadas inicialmente por una máquina, pero se utilizaron las células de bacterias y levaduras para unirlas y duplicarlas. La célula en la cual se transplantó el genoma sintético tenía proteínas, lípidos y otras moléculas propias. No se puede decir que se haya creado vida hasta que la célula receptora misma sea construida en forma artificial.

Bioterrorismo, interruptores para matar y hara-kiri:

Ahora que se ha creado vida sintética en el laboratorio, ¿cómo podemos estar seguros de que permanecerá ahí?

Para Venter y su equipo la bio-contención era simple: las células que crearon requieren un caldo de nutrientes que no es probable conseguir fuera del laboratorio. Su genoma también carece de los genes nocivos que tiene la bacteria patógena de la cabra en la cual se basa.

«No trabajamos con cabras, así que pienso que nuestros sistemas de contención son bastante buenos», dice Venter.

Sin embargo, las células sintéticas del futuro pueden necesitar medidas adicionales. Un enfoque consistiría en hacer que las células incorporen un aminoácido sintético, de manera que no puedan formar proteínas sin ese suplemento. James Collins, de la Universidad de Boston, prevé un circuito asesino genético que se apague con un producto químico en el laboratorio y que se encienda afuera. «Si no están en su medio cometerán un hara-kiri celular», dice. Las bacterias también pueden programarse para que dejen de dividirse después de un cierto número de generaciones.

George Church de la Harvard Medical School ha hecho un llamado a todos los laboratorios de biología sintética y a sus proveedores para que se registren, una idea que el Instituto Nacional de Salud de EE.UU. está investigando. «Todo el mundo en el ecosistema de la biología sintética debería tener una licencia», dice Church.

Algunas compañías que fabrican porciones de ADN a la orden comenzaron a escanear las solicitudes para ver si coinciden con los genes de toxinas conocidas, pero esta medida es voluntaria y, por lo tanto, irregular.

Andy Ellington de la Universidad de Texas en Austin dice que los temores por el bioterrorismo sintético son exagerados y probablemente poco realistas, teniendo en cuenta los 40 millones de dólares y las miles de horas/hombre que le tomó al equipo de Venter. «No es una amenaza real», dice.

Fuente: New Scientist. Aportado por Eduardo J. Carletti

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