La primera célula viva artificial

 

Continuando con el tema de biología sintética y recordando el artículo publicado por Craig Venter y sus colaboradores en la revista Science, vamos a conocer más a fondo sobre este enorme paso en la ciencia.

 

Se puede decir que el inicio de este revolucionario proyecto ocurrió cuando Venter se propuso secuenciar el genoma de la bacteria patógena Haemophilus influenzae. Obtener el ADN completo de la bacteria fue un experimento de alto riesgo, complicado y casi fantástico, debido a que apenas estaban surgiendo los secuenciadores de ADN. Este proyecto dio origen a la ciencia encargada del estudio del funcionamiento, el contenido, la evolución y el origen del conjunto de genes, la genómica.

 

Pero no solo se secuenció el genoma de una bacteria, también se determinó el genoma de la bacteria Mycoplasma genitalium para conocer el un número mínimo de genes requeridos para que una célula se considerara como viva. En 1996, los doctores Koonin y Mushegian de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) de Estados Unidos, estimaron que se necesitaban 256 genes mínimos para que una célula estuviera viva, sin embargo este número era muy bajo como para generar vida, por eso mismo diez años después, Venter y su equipo determinaron que realmente se necesitaban 425 genes para generar un organismo con vida independiente y en ese momento fue cuando comenzaron a pensar en grande. Decidieron que era estrictamente necesario sintetizar químicamente un genoma pequeño, como el de estas bacterias, y, cual doctor Frankenstein, “darle vida”, para posteriormente introducirlo a una célula huésped y así comprobar su teoría sobre los 425 genes.

No hay mejor ejemplo de éxito que la naturaleza misma, por eso es que estos científicos decidieron imitarla para obtener un genoma lo más parecido posible al de Mycoplasma mycoides, pero marcando ciertas diferencias para poder diferenciar entre un genoma artificial y uno natural, evitando así la contaminación de ADN.

 

El doctor Daniel Gibson y Craig Venter, junto a sus equipos, se encargaron de construir el genoma artificial de dicha bacteria como si se tratara de un rompecabezas. Imaginaron como debía ser el genoma final y una vez con la imagen en su cabeza, sintetizaron químicamente 1078 fragmentos de ADN, cada uno con más de 1 000 pares de bases. Ensamblaron los fragmentos de 10 en 10 para obtener 109 fragmentos más grandes llamados “casetes” con 10 000 pares de bases cada uno. Después se purificaron los 109 casetes y se volvieron a pegar en grupos de 10, para obtener 11 segmentos con 100 000 pares de bases cada uno. Los 11 segmentos se purificaron una vez más y se pegaron por última vez para llegar a una sola molécula de 1,1 millones de pares de bases, lo que constituyo al genoma artificial completo.

 

Lo extraño y a la vez sorprendente de este ensamblaje, es que se llevó a cabo dentro de la levadura de cerveza. ¿Por qué hicieron esto?, ¿afecta al ADN de la bacteria, entrar en contacto con el ADN de la levadura? La levadura de cerveza ha sido usada desde hace un tiempo para “pegar” pedacitos de ADN, debido a que el proceso puede hacerse de manera ágil y barata dentro de este microorganismo. Para que esto pudiera realizarse, se hicieron manipulaciones genéticas en la levadura lo que permitió que el ADN introducido  en dicho microorganismo no presenta ninguna alteración.

 

El siguiente paso fue trasplantar el genoma artificial en una célula huésped (mycoplasma capricolum). Los científicos purificaron enzimas de protección de ADN de mycoplasma capricolum y las usaron para evitar que las enzimas de restricción de la célula huésped destruyeran su genoma artificial. La presencia de polietilenglicol en la célula, permitió la entrada del ADN sintético, aceptándolo como propio y eliminando el natural. (Aún se está investigando que tanto está implicado el polietilenglicol en la aceptación de otro ADN por parte de la célula.)

Las células con el genoma sintetizado, fabricaron nuevos componentes celulares siguiendo las instrucciones del genoma sintético, hasta que sustituyeron todos los componentes de la célula original y así fue como se obtuvo la primera célula cuya estructura y fisiología dependen exclusivamente de su genoma artificial.

 

La primera célula artificial es un descubrimiento tanto bueno como malo. Considero que es bueno debido a que ahora se puede construir, de manera fácil y económica, bacterias que nos sirvan para crear medicamentos, biocombustibles, etc. También puede servir para crear organismos biosensores que se encarguen de observar los cambios del medio ambiente y estudiar a la vida misma. Por otro lado, podría representar un peligro si este conocimiento es utilizado para la creación de armas biológicas o si ocurriera un escape al medio de algún organismo artificial. Entonces, ¿la de-extinción también podría ser considerada un peligro?, la respuesta a esta pregunta no puede ser contestada, hasta el momento en que el primer organismo de-extinto “nazca”.

La de-extinción, sin duda, ha tomado como referencia este método exitoso para crear vida como su principal ejemplo. En base a esto, es muy claro que la reconstrucción de genomas es factible y que el hecho de que se trate de ADN antiguo, con algunos espacios vacíos en su constitución, no implica que sea imposible de llenar, la biología sintética representa esa posibilidad.

 

 

 

 Referencias                                                                            

Carole Lartigue, J. I. (2007). Genome Transplantation in Bacteria: Changing One Species to Another . Science, 632-638.

Pennisi, E. (21 de Mayo de 2010). Synthetic Genome Brings New Life to Bacterium. Science, 328 (5981), 958-959. Obtenido de http://www.sciencemag.org/content/328/5981/958.full?sid=2f7a69f3-df46-4780-8137-53f12201876d

Daniel G. Gibson, C. L.-Y.-G. (20 de Marzo de 2010). Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome. Science, 329 (5987), 52-56. Obtenido de https://www.sciencemag.org/content/329/5987/52.full