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Creaciones bacterianas extrañas
Cualquiera que haya olido alguna vez E. coli las bacterias saben que huelen mal. Pútridamente mal. Entonces, un grupo de estudiantes de bioingeniería del MIT se propuso endulzar el aroma de esta bacteria de laboratorio de uso común. El equipo construyó su creación a partir de una colección de partes biológicas, fragmentos de ADN que, cuando se insertan en organismos vivos, pueden hacer que los organismos brillen, detecten luz y realicen una serie de otras funciones inusuales. El equipo mostrará su bicho oloroso este fin de semana en la máquina internacional de ingeniería genética competencia (iGEM) en el MIT, junto con otros 37 grupos de estudiantes de todo el mundo.
La bacteria E. coli diseñada para oler a plátanos maduros es solo uno de los dispositivos biológicos diseñados que se presentarán en la competencia de biología sintética de este fin de semana. (Crédito: Istockphoto / Douglas Freer)
Si bien los proyectos son ejecutados en gran parte por estudiantes de pregrado (con la orientación de profesores y asesores de estudiantes de posgrado), los diseños representan algunas de las máquinas de ingeniería biológica más complejas hasta la fecha, y prometen promover el campo de la biología sintética, una disciplina emergente. que ve los sistemas vivos desde el punto de vista de la ingeniería.
El equipo del MIT, por ejemplo, arroja aplicaciones extravagantes para su tecnología: hongos de pies con menta fresca o levadura de panadería que huele a plátanos. Pero su verdadero objetivo es la construcción de partes biológicas funcionales. La idea clave aquí es desarrollar una biblioteca de partes componibles en las que pensamos de la misma manera que los bloques de Lego, dice Tom Knight, un ingeniero del MIT que cofundó el concurso con el bioingeniero del MIT Dibujó Endy . (Ambos aconsejan al equipo del MIT). Estas piezas se pueden ensamblar en piezas más complejas, que en muchos casos son funcionales cuando se insertan en células vivas.
Para crear las bacterias perfumadas, los estudiantes buscaron diferentes genes que convierten las sustancias químicas producidas naturalmente por las bacterias en precursores químicos de compuestos aromáticos, así como genes que convierten los precursores en los aromáticos mismos: salicilato de metilo, comúnmente conocido como aceite de gaulteria, y acetato de isoamilo, un componente del olor a plátano maduro. Luego, los genes se conectaron a controladores genéticos, conocidos como promotores, que determinan cuándo y dónde se activa ese gen. Un gen de una planta, por ejemplo, podría estar controlado por un promotor de bacterias.
Los diversos componentes del ADN, recolectados de colegas científicos y de un depósito genético ubicado en el MIT, fueron luego incrustados en una cadena circular de ADN y luego insertados en bacterias. El resultado final es una nueva cepa de E. coli que huele a menta y plátanos. El equipo también eliminó el gen responsable de E. coli Hedor natural.
Uno de los objetivos más importantes de la competición es abastecer las estanterías de la Registro de partes biológicas estándar , una especie de ferretería de partes genéticas alojada en el MIT. La idea es estandarizar las partes y la forma en que se ensamblan, de la misma manera que se estandarizan las partes eléctricas y mecánicas, dice Knight. Y poder brindar a las personas una seguridad razonable de que las piezas, una vez ensambladas, funcionarán como fueron diseñadas. Durante el transcurso de su proyecto, el equipo del MIT ha depositado alrededor de una docena de piezas recién fabricadas en el registro para que las utilicen otros miembros de la comunidad de biología sintética.
A medida que aumenta el número y la complejidad de las piezas, tanto los estudiantes como los científicos académicos y de la industria pueden realizar diseños cada vez más complicados. Las máquinas inscritas en la competencia iGEM de 2006 han duplicado su tamaño en los últimos dos años, de aproximadamente 6.000 a 12.000 letras de ADN. Estos [proyectos] representan los sistemas genéticos diseñados más grandes que jamás se hayan desarrollado, dice Chris Voigt , bioingeniero de la Universidad de California, San Francisco, que asesora a uno de los equipos de estudiantes. Comprender cómo impulsar el tamaño y la complejidad de estos sistemas es lo que tendrá un impacto.
Las participaciones en la competencia de este año provienen de lugares tan lejanos como África y Japón, e incluirán una variedad de creaciones extrañas. Algunos son prácticos, como un biosensor que puede detectar concentraciones de arsénico para su uso en pozos contaminados. Otros son más caprichosos, como una luz nocturna bacteriana que se enciende cuando oscurece. La creación más extraña, quizás, es la entrada del Universidad de Freiberg , en Alemania: una línea de ropa microscópica basada en ADN, bautizada Barbie Nanoatelier por el equipo.