Biología sintética, la revolución para reimaginar la vida

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SOFIA VALENTINA ROJAS ALMANZA

Si a una ciencia que estudia todo lo relacionado con la vida y los organismos, como es la biología, se le aplica la ingeniería y la informática, el resultado es una disciplina que puede suponer una revolución capaz de reimaginar la vida.

En 2010, un artículo publicado en Science y en Nature causó sensación al anunciar que se había creado el primer genoma sintético auto-replicativo y que, una vez insertado en el interior de una bacteria, el genoma sintético era capaz de controlar el comportamiento metabólico del huésped. En otras palabras, se diseñó por métodos bioinformáticos.

"Se empezó a soñar con que, si se podía conocer el modo en el que los elementos químicos transferían la información e interaccionaban entre si, y que si se pudieran sintetizar químicamente tales elementos, se podría diseñar la vida de una manera similar a como se diseña un edificio. Bastaba con componer el plano y colocar las piezas según el diseño", recoge el artículo Biología sintética: aspectos científicos y sociales, de Carlos Alonso y Manuel Soto, del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa de la Universidad Autónoma de Madrid.

Por tanto, el potencial de la biología sintética radica en que rediseña los sistemas biológicos que ya existen en la naturaleza modificándoles alguna característica para crear nuevas funcionalidades. "La biología sintética permite afrontar grandes retos de nuestra sociedad como el desarrollo de nuevas terapias, la producción de biocombustibles, la mejora de la productividad agrícola o la eliminación de residuos y contaminantes", apunta Benjamí Oller Salvia, profesor titular y coordinador del grupo de investigación ChemSynBio del departamento de bioingeniería en IQS – Universitat Ramon Llull.

Como explica el experto, este campo interdisciplinar permite manipular y construir sistemas biológicos para comprender mejor los principios fundamentales de la vida, lo cual es esencial para el posterior desarrollo de la ciencia aplicada.

En noviembre del pasado año se conocía que un equipo de investigadores de Reino Unido y Estados Unidos había logrado crear una cepa de levadura con más del 50% de su ADN sintético que sobrevive y se replica de manera similar a las cepas de levadura silvestres. "Hemos reescrito el sistema operativo de la levadura, lo que abre una nueva era de la ingeniería biológica, pasando de modificar un puñado de genes al diseño y la construcción de genomas completos", indicaba Patrick Yizhi Cai, de la Universidad de Manchester y que ha liderado el proyecto. Un descubrimiento que tiene el potencial de revolucionar la biología sintética.

Un futuro sin precedentes

En el año 2020 el Premio Nobel de Química recayó en las investigadoras Emmanuelle Charpentier y Jennifer A. Doudna por las conocidas como las tijeras genéticas CRISPR. Esta tecnología permite una edición genética eficaz, es decir, los investigadores pueden cambiar el ADN con una precisión extremadamente alta.

En el webinar, Futuro y Vida: Claves de la Biología Sintética, de la Fundación Innovación Bankinter, el experto en biología sintética de la Universidad Pompeu Fabra, Marc Güell, señala que CRISPR "ha revolucionado nuestra capacidad para intervenir en el genoma humano, abriendo el camino hacia tratamientos personalizados para una amplia gama de enfermedades, incluyendo cánceres y trastornos genéticos".

A este respecto, esta disciplina está destinada a ofrecer soluciones sin precedentes en diferentes áreas, siendo una de ellas la sanitaria. "La biología sintética está ayudando al desarrollo de terapias más eficientes y con menos efectos secundarios. Incluso, está permitiendo la generación de terapias contra algunas enfermedades que actualmente no tienen tratamiento, así como adaptar mejor los tratamientos a cada paciente, contribuyendo a la medicina personalizada", sostiene Benjamí Oller Salvia.

Así, prosigue el experto, la biología sintética permite "crear nuevas moléculas y acceder a nuevas modalidades terapéuticas como anticuerpos para inmunoterapias, virus o miméticos para finalidades terapéuticas, vacunas o terapias basadas en células. Esta disciplina también está generando herramientas que podrán permitir la regeneración de tejidos y órganos".

Gran potencial y gran desafío

Como cualquier otra tecnología, el potencial que tiene la biología sintética también entraña importantes retos. Uno de ellos, como reconoce Oller Salvia, se encuentra en "la complejidad de los sistemas biológicos, sobre los cuales todavía nos queda mucho por entender. Los constantes avances tecnológicos hacen que los sistemas moleculares y celulares sean cada vez más precisos, seguros y escalables. La enseñanza y la comunicación con el gran público son esenciales para garantizar una formación sólida que permita comprender y explotar el potencial de la biología sintética".

Otro escollo, como en cualquier investigación científica es la financiación "puesto que la investigación y desarrollo con sistemas biológicos suele ser costosa", arguye Oller Salvia. En esta línea, en 2022 la inversión en relación al PIB en I+D de España llevó al país a ocupar el puesto 21 entre los países de la Unión Europea. Así, España destinó el 1,14% de su producto interior bruto, frente a países como Bélgica, Dinamarca, Suecia, Islandia, Finlandia o Austria que invirtieron más de un 2%. En el caso del número de investigadores por habitante, España también ocupaba el mismo puesto en 2022 con una ratio del 0,34% por cada cien habitantes. Suecia, que lidera el ranking, registró un 0,98%.

Junto a todo lo anterior, uno de los principales obstáculos de la biología sintética es la seguridad y la ética. Sobre todo si entran en juego tecnologías como la inteligencia artificial, ya que no sólo se hablaría de modificar los sistemas biológicos sino de crear proteínas sintéticas. En palabras de Güell (para Fundación Innovación Bankinter), "la combinación de biología sintética e IA está transformando a los biólogos sintéticos de impostores que adaptan lo que encuentran en la naturaleza, a innovadores capaces de crear soluciones genuinamente nuevas. Este cambio promete avanzar en la medicina y en la sostenibilidad ambiental y en la forma en que entendemos y utilizamos el lenguaje de la vida: el ADN".

Esto puede dar lugar no solo a curar enfermedades, sino a la creación de patógenos sintéticos. Por ejemplo, el año pasado un equipo del MIT encargó a un grupo de estudiantes no científicos que investigara si podían solicitar a un gran modelo de lenguaje, como ChatGPT, que les ayudase a provocar una pandemia. En apenas una hora, los modelos sugirieron cuatro posibles patógenos pandémicos que se podían generar a partir de ADN sintético utilizando genética inversa.

En un artículo publicado en Science, a principios de año, se incide en que, como ocurre con todos los cambios revolucionarios importantes, esta tecnología es vulnerable al mal uso y a la producción de agentes biológicos peligrosos.

"Los aspectos éticos son fundamentales en una disciplina que se basa en la modificación de organismos vivos como la biología sintética. Más aún teniendo en cuenta el gran impacto que puede tener esta disciplina para la salud humana y el medio ambiente. Por ello, hay que tener en cuenta principios básicos como los de respeto a la vida, de responsabilidad y de precaución. También hay que tratar que el avance de esta disciplina sea lo más transparente posible y que las mejoras aportadas favorezcan a todo el mundo de manera equitativa, para lo cual la educación y la divulgación son esenciales", concluye Benjamí Oller Salvia.