El equipo liderado por Jeff Boeke, de la Universidad de Nueva York, anunció en Science 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.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 hepatiENVIADO POR EDUARDO MIRANDA
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.
“Jugando a ser Dios”
Lo que el equipo de Boeker 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.
El primer logro de Boeker 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 Boeker 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. Se comportan de forma idéntica a la levadura salvaje, pero ahora poseen nuevas capacidades y pueden hacer cosas que las otras no pueden”, explicó Boeke. “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 modificaciones que ha incluido Boeker 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. 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 Boeker, 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 Boeker ya va con ventaja, pues en 2011 ya sintetizo 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.
El primer logro de Boeker 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 Boeker 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. Se comportan de forma idéntica a la levadura salvaje, pero ahora poseen nuevas capacidades y pueden hacer cosas que las otras no pueden”, explicó Boeke. “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 modificaciones que ha incluido Boeker 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. 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 Boeker, 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 Boeker ya va con ventaja, pues en 2011 ya sintetizo 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.
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