Un escenario de pesadilla mantiene despiertos a los bi\u00f3logos sint\u00e9ticos por la noche.\u00a0Una cepa de bacterias con un c\u00f3digo gen\u00e9tico ampliamente revisado se filtra del laboratorio.\u00a0Una parte de su maquinaria gen\u00e9tica se transfiere a un hu\u00e9sped desprevenido, lo que le permite cooptar a la c\u00e9lula hu\u00e9sped para reproducirse, incluso si eso significa da\u00f1ar al hu\u00e9sped.<\/span><\/p>\n
La bacteria no fue dise\u00f1ada para da\u00f1ar.\u00a0M\u00e1s bien, modific\u00f3 su maquinaria gen\u00e9tica para resistir infecciones de virus peligrosos.\u00a0La bacteria superpoderosa ahora podr\u00eda bombear medicamentos que salvan vidas, como la insulina, sin preocuparse por la contaminaci\u00f3n.<\/span><\/p>\n
La trama aqu\u00ed es completamente ficticia.\u00a0Pero ilustra la espada de doble filo que viene con la promesa de la biolog\u00eda sint\u00e9tica, que se basa en un lenguaje de programaci\u00f3n gen\u00e9tica com\u00fan a casi todas las criaturas vivientes.<\/span><\/p>\n
Por un lado, secuestrar y editar el c\u00f3digo gen\u00e9tico existente puede dotar incluso a las c\u00e9lulas m\u00e1s simples de nuevas habilidades, transform\u00e1ndolas en microf\u00e1bricas de drogas o computadoras celulares.<\/span><\/p>\n
Por otro lado, debido a que los organismos comparten el mismo c\u00f3digo universal, son vulnerables a los ataques externos de virus y otros pat\u00f3genos, y pueden transferir sus nuevas capacidades a los organismos naturales, incluso si los matan.<\/span><\/p>\n
\u00bfPor qu\u00e9 no construir un cortafuegos gen\u00e9tico?<\/span><\/p>\n
\u201cHemos creado una forma de vida que no lee el c\u00f3digo gen\u00e9tico can\u00f3nico y que escribe su informaci\u00f3n gen\u00e9tica en una forma que no se puede leer\u201d,\u00a0dijo<\/a>\u00a0el Dr. Jason Chin del Laboratorio de Biolog\u00eda Molecular del Consejo de Investigaci\u00f3n M\u00e9dica en Cambridge. , quien dirigi\u00f3 el estudio.<\/span><\/p>\n
El lenguaje de la vida es sorprendentemente simple.\u00a0Tenemos cuatro letras de ADN: A, T, C y G. Para que los genes tengan un impacto en la vida, deben traducirse en prote\u00ednas, que se componen de 20 amino\u00e1cidos diferentes.<\/span><\/p>\n
Hay todo un proceso de fabricaci\u00f3n celular para que esto suceda.\u00a0Imagine una hebra de ADN como una cinta de casete alrededor de un carrete.\u00a0Llega un mensajero, el ARNm, que copia el mensaje gen\u00e9tico (como hacer una cinta de mezclas) y lo transporta a la f\u00e1brica de prote\u00ednas dentro de la c\u00e9lula.<\/span><\/p>\n
Aqu\u00ed, una mir\u00edada de diferentes trabajadores traducen el c\u00f3digo gen\u00e9tico en amino\u00e1cidos.\u00a0El quid es la regla de tres: tres letras de ADN agrupadas como un cod\u00f3n corresponden a un amino\u00e1cido.\u00a0Las mol\u00e9culas transportadoras, acertadamente llamadas ARNt, luego leen el c\u00f3digo, digamos, TCG, y toman el amino\u00e1cido correspondiente.\u00a0Enjuague y repita, y eventualmente la c\u00e9lula produce una larga cadena de prote\u00ednas lista para ser procesada en su estructura 3D final.<\/span><\/p>\n
Pero aqu\u00ed est\u00e1 la cosa.\u00a0Las letras de ADN forman 64 codones diferentes, pero solo tenemos 20 amino\u00e1cidos.\u00a0Algo no cuadra.<\/span><\/p>\n
La raz\u00f3n es que nuestro c\u00f3digo gen\u00e9tico es redundante.\u00a0Por ejemplo, los codones TCG, TCA, AGC y AGT codifican todos para el mismo amino\u00e1cido.\u00a0\u00bfPodemos optimizar el c\u00f3digo gen\u00e9tico, liberando codones “extra” para otras prote\u00ednas?<\/span><\/p>\n
En 2021, el grupo de Chin mostr\u00f3 que la respuesta es s\u00ed.\u00a0En un\u00a0tour-de-force tecnol\u00f3gico<\/a>\u00a0, su equipo reescribi\u00f3 m\u00e1s de 18,000 codones en la bacteria\u00a0E. coli<\/i>\u00a0, un caballo de batalla para la biotecnolog\u00eda y la investigaci\u00f3n, y mostr\u00f3 que la nueva forma de vida viv\u00eda y se divid\u00eda felizmente, pero con codones reci\u00e9n liberados listos para la programaci\u00f3n.\u00a0Luego, el equipo limpi\u00f3 la casa, eliminando los ARNt que previamente “le\u00edan” los codones ahora desaparecidos.<\/span><\/p>\n
O eso pensaban.<\/span><\/p>\n
En una preimpresi\u00f3n reciente,<\/a>\u00a0los bi\u00f3logos sint\u00e9ticos Dres.\u00a0George Church y Akos Nyerges de la Universidad de Harvard descubrieron que Syn61.\u03943 no es tan invencible como parec\u00eda al principio.<\/span><\/p>\n
Estos ajustes gen\u00e9ticos hacen que la bacteria Syn61.\u03943 sea a\u00fan m\u00e1s extra\u00f1a.\u00a0En esencia, ahora tiene un c\u00f3digo gen\u00e9tico basado en el de cualquier criatura viviente, pero enormemente divergente.<\/span><\/p>\n
La actualizaci\u00f3n viene con importantes ventajas.\u00a0Las bacterias normalmente son tipos extremadamente habladores, que comparten f\u00e1cilmente su material gen\u00e9tico.\u00a0El proceso, denominado transferencia horizontal, es un terrible dolor de cabeza para los bi\u00f3logos sint\u00e9ticos, ya que sus elementos gen\u00e9ticos modificados te\u00f3ricamente podr\u00edan escapar a la naturaleza.<\/span><\/p>\n
Sin embargo, la nueva supercepa no pod\u00eda compartir ni descodificar genes normales de bacterias naturales.\u00a0En experimentos que utilizaron elementos gen\u00e9ticos m\u00f3viles, los “genes ego\u00edstas” que se sabe que se propagan f\u00e1cilmente, las c\u00e9lulas naturales y modificadas no pudieron transferir el c\u00f3digo gen\u00e9tico.\u00a0En cierto modo, el equipo hab\u00eda programado un nuevo lenguaje gen\u00e9tico en la cepa sint\u00e9tica, cortando sus comunicaciones con los organismos naturales.<\/span><\/p>\n
Las ediciones tambi\u00e9n hicieron que la nueva cepa fuera invencible a los virus.\u00a0Aqu\u00ed, el equipo primero escane\u00f3 el r\u00edo Cam en Cambridge en busca de virus que puedan eludir las protecciones gen\u00e9ticas de la cepa original.\u00a0Dos cepas fueron particularmente viciosas, portando sus propios ARNt que pueden superar las protecciones gen\u00e9ticas anteriores en las c\u00e9lulas.<\/span><\/p>\n
Agregar solo una versi\u00f3n sint\u00e9tica de estos ARNt virales permiti\u00f3 que virus no infecciosos invadieran Syn61.\u03943, dijeron los autores.\u00a0Pero la nueva cepa era completamente inmune a una mir\u00edada de virus, lo que desactivaba f\u00e1cilmente los genes ego\u00edstas.<\/span><\/p>\n
Chin no es el \u00fanico grupo interesado en dise\u00f1ar la pr\u00f3xima c\u00e9lula invencible.\u00a0En su preimpresi\u00f3n, Nyerges y Church usaron una estrategia similar para recodificar Syn61.\u03943 para que la serina fuera reemplazada por otro amino\u00e1cido.\u00a0En las pruebas preliminares, su cepa pudo combatir una docena de virus que superaron a la cepa original.<\/span><\/p>\n
La resistencia a los virus es solo el primer paso para la refactorizaci\u00f3n gen\u00e9tica.\u00a0Los cient\u00edficos han pensado durante mucho tiempo que el proceso podr\u00eda crear organismos con nuevas propiedades, dijeron Chin y sus colegas.\u00a0\u201cLas estrategias que hemos descrito deber\u00edan ser aplicables en general a cualquier gen o sistema gen\u00e9tico agregado al organismo sint\u00e9tico\u2026 anticipamos que los principios que hemos establecido pueden aplicarse a una amplia gama de organismos\u201d.<\/span><\/p>\n
Cr\u00e9dito de la imagen:\u00a0Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas, Institutos Nacionales de Salud<\/a><\/em><\/span><\/p>\n