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A los biólogos les encantaría programar células como si fueran chips de computadora
Ilustración de David S. Goodsell
Sentado en su espacio de laboratorio de inicio en las afueras del campus del MIT, Alec Nielsen abre su computadora portátil y escribe instrucciones para una célula de levadura genéticamente modificada que brillará en amarillo. Le dice al programa qué azúcares planea alimentar a la célula (arabinosa y lactosa) y especifica que debería producir una proteína fluorescente que normalmente se encuentra en las medusas.
La computadora tarda unos 60 segundos antes de escupir una lista de aproximadamente 11,000 letras de ADN, junto con lo que parece un diagrama de circuito.
Nielsen encabeza una startup llamada Asimov que está tratando de automatizar el diseño de modificaciones genéticas sofisticadas. Su software, llamado CELLO, se basa en el tipo utilizado para planificar circuitos electrónicos y chips de computadora con miles de millones de transistores.
Un 'diagrama de circuito' muestra cómo debe actuar una vía molecular en un microorganismo.
La investigación biológica, en su mayor parte, es experimental. No sabes lo que funcionará hasta que lo pruebes. Pero Asimov cree que puede eliminar algunas de las conjeturas al crear organismos modificados. Hace un par de años decidimos tomar este problema tan complejo y hacerlo tan simple como programar una computadora, dice Christopher Voigt, profesor del MIT y cofundador de la compañía. Empezamos a pensar en cómo llevar las herramientas del diseño de circuitos electrónicos al diseño de circuitos genéticos.
La fabricación de proteínas, biocombustibles o productos químicos dentro de las células no es nueva. De ahí provienen la insulina, el alcohol y las enzimas del detergente para la ropa. Pero lograr que un microbio haga lo que quieras, cuando quieras, sin morir por el esfuerzo no es fácil.
Ahora los científicos están diseñando una nueva generación de organismos que hacen más que bombear continuamente productos genéticos como fábricas. Quieren que detecten y respondan a las señales ambientales, que se enciendan en ciertos momentos o que se conviertan en medicamentos inteligentes contra el cáncer que son mortales solo dentro de un tumor.
Algunos productos con tales interruptores ya están en desarrollo. Una compañía llamada Synlogic está probando bacterias con un circuito genético que las personas tragan como parte de un ensayo clínico. Las grandes compañías farmacéuticas han comenzado a adquirir nuevas empresas con ideas para nuevas células que combaten el cáncer.
Alec Nielsen (a la izquierda) y Raja Srinivas se encuentran entre los fundadores de una startup que intenta acelerar la ingeniería de microorganismos.
El laboratorio de Voigt pasó la última década desarrollando interruptores genéticos que realizan tareas lógicas básicas, como esperar dos señales biológicas antes de encenderse.
En 2016, él, Nielsen y otros hicieron una demostración del software CELLO, que aceleró tanto el diseño genético que pudieron construir 52 circuitos de este tipo en aproximadamente una semana. Más de dos tercios realmente funcionaron. Condensa años de trabajo en unas pocas semanas, dice Voigt. Dedicamos mucho tiempo a averiguar por qué fallan los elementos básicos y cómo solucionarlos, y cómo aislar el sistema para que funcione en todas las combinaciones diferentes.
Asimov recaudó fondos de Andreessen Horowitz, la firma de capital de riesgo de Silicon Valley, que tiene un fondo de 450 millones de dólares que está invirtiendo en empresas de biotecnología que incorporan conceptos de software o ingeniería informática. El plan de Asimov es diseñar circuitos para los clientes y entregar las construcciones de ADN que necesitan.
Si el diseño biológico se puede hacer más predecible, Nielsen ve pocos límites sobre para qué podría usarse. Creemos que los circuitos genéticos comenzarán a aparecer en todos los productos que tocan nuestras vidas todos los días, desde alimentos hasta ropa y medicamentos, dice.