Después de lograr el primer organismo semisintético vivo estable y otros sintéticos, científicos de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) han creado el primer organismo sintético vivo que tiene un genoma (el conjunto de todos los genes) completamente modificado por el hombre, lo cual abre nuevas posibilidades de utilizar microorganismos para producir moléculas y fármacos fuera del alcance de la biotecnología actual.
En un artículo publicado en la revista Nature, el equipo del investigador Jason Chin ha relatado cómo ha sido posible crear una cepa artificial de la bacteria Eschericia coli, un microbio intestinal muy utilizado en los laboratorios, cuyo material genético ha sido manipulado en su integridad con la finalidad de hacerlo más sencillo y allanar el camino para las bacterias de diseño que podrían fabricar nuevos catalizadores, medicamentos, proteínas y materiales.
Las 4 millones de letras genéticas que contiene E.coli hacen de este el genoma completo más grande en ser sintetizado desde cero.
Para ello, los investigadores crearon una gran secuencia de ADN que codifica para aminoácidos, los ladrillos que componen las proteínas, de una forma más simple que la que emplea la naturaleza. Después, trocearon este genoma para ir introduciéndolo poco a poco en el microorganismo.
El trabajo fue parecido al programa de mantenimiento de un ingeniero ferroviario, reemplazando el genoma de la bacteria E. coli por partes, sección por sección, en lugar de hacerlo todo de una vez. Así, las letras del ADN fueron ordenadas en segmentos cortos antes de ser ensambladas en longitudes de medio millón. Después de que cada segmento de medio millón fuera probado en bacterias parcialmente sintéticas, los científicos unieron los ocho segmentos y crearon el organismo sintético vivo Syn61.
Asimismo, el nuevo genoma también ha sido recodificado. Este es un primer paso para permitirle a los biólogos sintéticos incorporar componentes en biomoléculas que no existen en la naturaleza. Para ello, sustituyeron la secuencia del ADN de E. coli en 18.000 puntos para lograr así que las proteínas dependieran de 61 codones (grupos de 3 letras) y no de 64.
Finalmente, consiguieron que la nueva bacteria sobreviviera con este genoma artificial reducido que, aunque crece un 60% más lento que una Escherichia coli normal y tiene una forma inusualmente alargada, es viable. “La creación de un organismo que utiliza un número reducido de codones para codificar los 20 aminoácidos canónicos, demuestra que la vida puede operar con un número reducido de codones sinónimos”, señalan los autores del trabajo.
El hito científico fue aclamado por académicos y expertos en genética. En este caso, el logro está en que los científicos han manipulado y simplificado todo el genoma y que, además, han trabajado con uno muy grande.
No obstante, cabe indicar que Syn61 no es el primer organismo vivo artificial, ya que en 2010 se presentó la primera bacteria sintética y en 2017, las primeras levaduras con cromosomas artificiales. Sin embargo, es el ser vivo con un ADN rediseñado más largo hasta la fecha, el que más modificaciones presenta respecto al ADN natural y el primero con un código genético alterado.
Estos resultados han sido posibles gracias a dos años de trabajo y son un importante paso adelante en el campo de la biología sintética, que trabaja en crear vida artificial con la finalidad de diseñar organismos capaces de producir medicamentos, combustibles o degradar productos contaminantes; así como interpretar el funcionamiento de la vida como lo haría un ingeniero con una máquina, según explica Juli Peretó, vicedirector del Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (Universidad de Valencia-CSIC).
Además, si se logra fabricar genomas mínimos que funcionen, se puede crear seres vivos que se comporten como un chasis básico en el que introducir nuevas funciones, bien presentes en otros seres o bien diseñadas de novo.
La viabilidad de este primer organismo sintético vivo abre un nuevo campo en la producción de fármacos y otras moléculas de origen biológico. Los investigadores planean reaprovechar los codones que han borrado del genoma de Syn61 para introducir aminoácidos artificiales y así modificarla para que fabrique proteínas que a día de hoy no existen. También intentarán borrar de su genoma otras redundancias para determinar hasta qué punto se puede comprimir el código genético, lo cual puede arrojar pistas sobre su naturaleza. Asimismo, la estrategia que han utilizado para construir su genoma podría implementarse en otros laboratorios para agilizar la creación de microorganismos artificiales.
Finalmente, los expertos consideran que el campo de la biología sintética va a sufrir un gran avance en los próximos años. Sin embargo, cabe indicar que, por el momento, todavía no se han creado genes realmente artificiales, ya que todos los intentos se han limitado a plagiar a la naturaleza o a modificarla en mayor o menor medida.
Fuentes: ABC y La Vanguardia
