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
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