Cada vez estamos más cerca de la creación de vida artificial

Recientemente, un equipo de científicos dirigido por el Dr. Jef Boeke de la Universidad Johns Hopkins de Baltimore reprodujo con éxito un cromosoma completo de la especie de la levadura “Saccharomyces cerevisiae”, comúnmente conocida como la levadura de la cerveza. Se trata de un paso sin precedentes para la creación artificial de vida.

Cromosoma artificial de la levadura 2

Casi la totalidad de la información genética de una célula o genoma, que está codificada por el ADN, se almacena en unas estructuras llamadas cromosomas. Los cromosomas empaquetan el ADN, junto con las proteínas y el ARN, para almacenar y controlar la expresión de los diferentes genes que contienen. Los cromosomas son las estructuras que sostienen todos nuestros genes. Los genes son las instrucciones que le dicen a nuestro cuerpo cómo crecer y desarrollarse.

Cada célula humana tiene 23 pares de cromosomas pero algunos organismos vivos tienen muchos más cromosomas —un pez de colores tiene cerca de cincuenta pares de cromosomas— mientras que otros tienen menos como los gatos que tienen diecinueve pares y la mosca de la fruta que tiene cuatro.

Así pues, tanto la estructura bioquímica exacta de los cromosomas como el número de genes que contienen los cromosomas, varían ampliamente entre las diferentes especies. Sin embargo, el cromosoma sigue siendo esencialmente la unidad básica universal de material genético que se mantiene en cada célula y que se transfiere a su descendencia.

Los científicos consiguieron este cromosoma artificial mediante la síntesis química de segmentos cortos de ADN correspondiente a cada uno de los genes que se encuentran en el cromosoma III de la levadura que contiene dieciseis pares de cromosomas en cada célula. Posteriormente, los científicos “cosieron” estos segmentos utilizando enzimas y transfirieron el cromosoma artificial resultante a las células de levadura destinatarias.

El equipo de la Universidad Johns Hopkins también modificó un número significativo de secuencias genéticas en este cromosoma artificial, tanto para simplificar el ADN, como para evaluar la eficacia de un cromosoma totalmente sintético en las células huésped. El resultado final fue un éxito ya que las células receptoras eran capaces de incorporar el cromosoma sintético y de continuar creciendo y dividiéndose, lo que demuestra que el cromosoma sintético era aceptado y funcionaba en la célula de levadura.

Hace cuatro años, un equipo del Instituto J. Craig Venter sintetizó un cromosoma bacteriano y lo utilizó para reemplazar funcionalmente el material genético de una célula bacteriana. Esta fue la primera demostración de que era posible sintetizar el genoma de un organismo entero.

Sin embargo, las bacterias tienen estructuras genéticas mucho más simples que la levadura, las plantas y los seres humanos. Las bacterias contienen un solo cromosoma circular que almacena toda su información genómica. La creación de un cromosoma artificial para una especie como la levadura, que comparte gran parte de su diseño celular más complejo con las plantas y los animales es, por lo tanto, un gran paso adelante en el desarrollo de esta tecnología.

Cromosoma artificial de la levadura 1

La tecnología que se utiliza considera que, con el fin de confirmar que es posible crear un organismo completamente funcional a partir de cero, primero será necesario sintetizar múltiples cromosomas y transferirlos a las células huésped. En última instancia, la sustitución de todo el genoma nativo.

Por supuesto, todas estas técnicas implican la sustitución del genoma nativo de la celula por uno nuevo. Con el fin de crear totalmente un organismo artificial por completo, los científicos también tendrían que aprender a sintetizar las principales estructuras de una célula, de modo que se pudiera introducir en ella el genoma artificial.

De cualquier modo, aunque todo esto queda todavía un poco lejos, la capacidad de crear cromosomas sintéticos abre muchas posibilidades al futuro de la medicina, los productos químicos, la energía y los alimentos. La propia levadura de la cerveza ha sido manipulada por los seres humanos durante miles de años para crear una gran variedad de cepas resistentes al alcohol que hoy nos proporcionan todo tipo de cervezas, vinos y panes.

La capacidad de crear totalmente nuevas instrucciones genéticas para la levadura podría abrir una increíble variedad de oportunidades para que los el sector agro-alimentario creara nuevos productos y sabores, o para introducir vitaminas y nutrientes en sus productos, durante el proceso de fermentación con levaduras modificadas.

Gracias a los usos tradicionales de la levadura de cerveza en la producción agro-alimentaria (food & drink production), contamos con métodos bien implantados para el cultivo de grandes cantidades de levadura, de forma segura. Tras la fabricación de este cromosoma artifical, ahora se está en condiciones de crear organismos para la producción de la próxima generación de medicamentos biológicos, biocombustibles o incluso, productos químicos industriales.

La creación de nuevos cromosomas puede permitir a los científicos crear cepas de levadura que produzcan fármacos basados en proteínas, a menor coste y mejores para la salud. Las vacunas que se producen en la actualidad, mediante la inoculación de millones de huevos se podrían producir de forma más barata en grandes cantidades Se utilizarían técnicas que han sido implantadas por los fabricantes de cerveza, a la vez que se eliminan riesgos para aquellas personas que son alérgicas a los huevos.

Del mismo modo, los genes pueden ser insertados en la levadura para fabricar productos químicos complejos, evitando la necesidad de productos petroquímicos y la contaminación asociada a la fabricación de estos productos.

Por otro lado, señalaré que las células de la levadura tienen alrededor de 2000 genes en común con los seres humanos y su estructura celular es muy similar. Por lo tanto, la capacidad de sintetizar completamente nuevos cromosomas e insertarlos en la levadura es una nueva herramienta para que los científicos investiguen las enfermedades humanas.

Cromosoma artificial de la levadura 3

La capacidad de alterar genéticamente las células de levadura para imitar enfermedades humanas podría dar lugar a estrategias más rápidas y más eficaces, a la hora de comprender las causas de las enfermedades. Al mismo tiempo, se podrían utilizar miles de variantes de la levadura para probar nuevos medicamentos y para aplicar nuevos tratamientos contra las enfermedades.

En última instancia, esta tecnología también permitirá que las terapias genéticas en humanos sean más seguras, más eficientes y más eficaces. Además, el uso de una amplia variedad de levaduras modificadas servirá para aprender más acerca del modo como las células manejan la introducción de genes artificiales, antes de probar estas tecnologías en pacientes humanos.

Cada vez estamos más cerca de crear vida artificial. El potencial de la Biología Sintética es espectacular. Es cierto que nos adentramos en terrenos movedizos derivados de la intromisión de la ciencia en la naturaleza con efectos desconocidos. Pero, aunque los beneficios son enormes también lo son los riesgos que contraemos. Estos avances científicos también representan un peligro en forma de bio-terrorismo.

No me cabe ninguna duda de que estas tecnologías podrán ser usadas en el futuro para fabricar las armas biológicas más poderosas que podemos imaginar. El desafío que se nos presenta es el de saber comer la fruta sin tragarnos el gusano.

Por consiguiente, antes de sea muy tarde, necesitamos establecer nuevas normas de evaluación de la seguridad y nuevos sistemas de control de esta investigaciones científicas basadas en la Biología Sintética, para, de este modo, proteger a la humanidad de sus aplicaciones futuras, tanto de uso militar como terrorista.

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