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El primer hongo con un cromosoma sintético se acerca a la vida artificial

Un equipo liderado por el estadounidense Jeff Boeke da un paso clave hacia la creación de “vida a la carta” que podría mejorar la obtención de biocombustibles o fármacos contra la malaria

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Medicación contra la malaria Ampliar

Medicación contra la malaria / Arne Hoel

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Desde hace años, un puñado de mentes brillantes esparcidas por medio mundo persiguen un objetivo común: crear vida.  Ese objetivo no es procrear, ni jugar a ser Dios, sino diseñar y generar formas de vida simples capaces de reproducirse y proliferar por sí mismas. La teoría dice que si se pueden diseñar esas formas de vida desde cero también se las puede dar funciones nuevas, como generar combustibles que no arruinen el planeta o fármacos de forma mucho más simple y barata que en la actualidad. Es aún una meta lejana, pero hoy un equipo internacional de investigadores presenta un importante paso para conseguirlo.

El equipo liderado por Jeff Boeke, de la Universidad de Nueva York, anuncia la primera levadura (un tipo de hongo unicelular) que lleva dentro un cromosoma artificial diseñado por su equipo. Los cromosomas son los paquetes en los que se agrupan los genes de los seres vivos y, en los animales, son la unidad básica de la herencia que transmiten los padres a los hijos. La selección de una levadura no es casual. La Saccharomyces cerevisiae que se ha usado es uno de los organismos más usados por los humanos. Sus beneficios están al alcance de cualquiera en forma de pan, cerveza, vino y otros alimentos y bebidas fermentadas.

Boeke y su equipo creen que cambiar a voluntad cromosomas completos de las levaduras ayudará a la obtención de fármacos

En este sentido, estos pequeños microbios unicelulares ya sustentan industrias millonarias. También salvan vidas: las levaduras modificadas genéticamente fabrican, por ejemplo, insulina que usan millones de diabéticos en todo el mundo. Las aplicaciones de la levadura a la biotecnología no terminan ahí y hay muchas empresas que exploran su uso para la fabricación de combustibles a partir de residuos forestales, por ejemplo. Otro avance reciente basado en levaduras modificadas genéticamente ha sido la obtención de una molécula que sirve para obtener artemisina, el mejor tratamiento actual contra la malaria, esa dolencia que mata un niño por minuto en África.

En esta línea, Boeke y su equipo creen que poder cambiar a voluntad cromosomas completos de las levaduras puede hacer más fácil y viable la obtención de fármacos como la artemisina o vacunas como la de la hepatitis B.

“Jugando a ser Dios”

Lo que el equipo de Boeke ha hecho ha sido ensamblar un cromosoma completo juntando 273. 871 fragmentos de ADN. Su trabajo se sustenta en el de Craig Venter, que en 2010 generó una bacteria cuyo genoma completo había sido compuesto artificialmente añadiendo pequeñas modificaciones como citas de James Joyce o correos electrónicos. Aquel hallazgo tuvo un impacto mundial y originó todo tipo de discusiones ajenas a la ciencia, incluida la duda de si Venter estaba jugando a ser Dios.

“Nuestro trabajo ha movido la aguja de la biología sintética de la teoría a la realidad”

El primer logro de Boeke ha sido ser más comedido y desvincularse de la vida artificial para vender su hallazgo. “Nuestro trabajo ha movido la aguja de la biología sintética de la teoría a la realidad”, ha dicho el investigador en una nota de prensa facilitada por su universidad. En la práctica el investigador ha aplicado los mismos principios que Venter para modificar un ser mucho más complejo. Las bacterias que usó Venter, Mycoplasma mycoides, tienen un solo cromosoma y no tienen núcleo. La levadura, en cambio, tiene 16 cromosomas y pertenece al gran grupo de los eucariotas, que engloba a todos los seres vivos con núcleos celulares al que pertenecemos todos los animales incluidos los humanos. De hecho, las levaduras comparten en torno a un tercio de sus 6.000 genes con los humanos.

El equipo de Boeke ha tardado siete años en sintetizar el cromosoma número tres de la levadura. En parte lo ha logrado gracias al trabajo de decenas de estudiantes que enroló durante su etapa en la Universidad Johns Hopkins, donde lanzó un proyecto para sintetizar el primer cromosoma completo de la levadura, el Syn III. Su versión final no es igual que la natural, sino que ha eliminado adrede buena parte del original. En concreto ha cortado casi 43.000 letras de ADN en zonas que no codifican proteínas y también otras porciones en las que la secuencia de ADN se repite. El resultado es un cromosoma simplificado que, sin embargo, funciona a la perfección al ser introducido en la levadura.

“Hemos demostrado que las células de levadura que llevan este cromosoma sintético son notablemente normales”, ha explicado Boeke. “Se comportan de forma idéntica a la levadura silvestre, pero ahora poseen nuevas capacidades y pueden hacer cosas que las otras no pueden”, ha resaltado. Su levadura es, por ahora, el ser vivo más complejo que vive con un cromosoma artificial en sus entrañas.

Buscando la vida esencial

El trabajo abre un nuevo nivel de conocimiento. Aunque los humanos hemos usado las levaduras durante siglos aún desconocemos gran parte de la biología de estos microbios. Las modificiaciones que ha incluido Boeke en sus levaduras servirán para eliminar genes de forma más fácil y progresiva, adivinar su función y llegar por fin al equipamiento esencial, la versión más sencilla de la vida.

“Por ahora lo que se ha hecho es como copiar la Gioconda, no ha habido verdadera creación”, señala un experto

“El objetivo es dejar a la levadura en el chasis y, a partir de ahí, introducir otros circuitos biológicos que le permitan a estas levaduras fabricar fármacos, combustibles o realizar biorremediación de vertidos”, explica Manel Porcar, un experto en biología sintética de la Universidad de Valencia. Por ahora, poder modificar cromosomas enteros solo supone un beneficio para el conocimiento básico de estos organismos, opina.

Pero ese conocimiento es un paso previo sin el cual no se podrá llegar más lejos. Porcar ofrece un ejemplo. “Lograr que las levaduras produjesen artemisina contra la malaria costó muchísimo tiempo y dinero porque no se conocía profundamente la biología de estos organismos”. Saber cuáles son las funciones de cada uno de sus genes de forma rápida permitirá conocerlos a la perfección. Después se empezarán a reprogramar con genes o cromosomas “a la carta” para intentar que estos organismos hagan  cosas que no hacían de forma natural, como generar fármacos contra la malaria.

El objetivo final es lograr una levadura 100% sintética. La revista Science, donde se ha publicado el estudio de Boeke, resalta que ya hay varios países centrados en ensamblar otros cromosomas de este organismo. Entre ellos destacan China y Reino Unido, mientras que otras potencias emergentes como India y Singapur podrían involucrarse en el proyecto. Y el equipo de Boeke ya va con ventaja, pues en 2011 ya sintetizó uno de los brazos de otro cromosoma de la levadura.

“Lograr una levadura 100% sintética es cuestión de tiempo, si se ha hecho con un cromosoma no hay razón para pensar que no se pueda hacer con todas”, resalta Porcar. Tal vez entonces pueda hablarse de la primera forma de vida artificial. “Por ahora lo que se ha hecho es como copiar la Gioconda, no ha habido verdadera creación”, concluye.


REFERENCIA

'Total Synthesis of a Functional Designer Eukaryotic Chromosome' doi:10.1126/science.1249252


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COMENTARIOS

  • Ulises

    Pero, ¿es el origen de la vida sólo la consumación de un enlace electromagnético peculiar, el último paso en una receta genética? Igualmente, ¿es una célula o un organismo simplemente una máquina orgánica, un conjunto interralacionado hecho de piezas, sintéticas o naturales, hecho de cromosomas y otras estructuras biológicas complejas? Si es así, pueden las máquinas nacer y morir también? ¿Qué es nacer o morir, aparte de la adquisición o la pérdida de cierta configuración cualitativa determinada? ¿Hay un salto cualitativo separado de las transformaciones simples de la materia-energía, una especie de puerta mágica que los seres vivos atravesan dos veces? Por lo tanto, ¿existe un principio o sería como encontrar un corte en la historia material del universo, un vacío infinito que el lenguaje humano parchea ahora por conveniencia? De la misma manera, ¿existe la muerte? Si no, ¿qué somos si nada comienza y termina? ¿Qué es la vida aparte de información y tecnología? En este sentido, hay un libro peculiar, un pequeño avance en goo.gl/6l0H3k Sólo otra sugerencia con el fin de librepensar por un rato.

  • Diego

    Corregid un par de errores que tenéis en el texto. Muchas veces llamáis “Boeker” a Boeke, aunque al principio del texto lo escribís bien. Segundo, las levaduras no son “salvajes”, que es una mala traducción del inglés “wild-type”. En español, la palabra correcta es “silvestre”. Que conste que es una crítica constructiva porque habláis de mi tema y lo conozco bien, no por tocar las narices. Siempre es un placer leer esmateria :-)

    • Nuño

      Hola! Ya lo hemos cambiado. Gracias por leernos con cariño ;-)

  • BCN guy

    Mi pregunta es: porque no se ha centrado en un plasmido para tratar deficits enzimaticos como la fenilcetonuria, o para inhibir la telomerasa en lugar de un gen para conseguir más birra ? Es inglés o alemán el tal Boeke ?