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Cromosomas de diseño apuntan a nuevas formas de vida sintéticas
Los científicos están intentando crear células de levadura, como se muestra arriba, con ADN completamente artificial.
Un equipo internacional de científicos se acerca a su objetivo de reemplazar todo el material genético en una célula de levadura con ADN de diseño impreso en un laboratorio. El esfuerzo por dotar a la levadura de panadería con cromosomas artificiales señala un paso hacia lo que los biólogos dicen que es la tecnología para imprimir formas de vida mejoradas o completamente nuevas en el laboratorio.
El proyecto, denominado Levadura Sintética 2.0, o Sc2.0 para abreviar, involucra a unos 200 científicos en 10 universidades. Como se informó hoy en Ciencias , reemplazaron minuciosamente cinco de los 16 cromosomas de la levadura con copias artificiales, que habían sido diseñadas con cambios que podrían hacerlos más adecuados para producir medicamentos o biocombustibles.
Lo que estamos haciendo es esencialmente acelerar la evolución, dice Jef Boeke del Centro Médico Langone de la Universidad de Nueva York, quien ha dirigido el proyecto en curso.
Combinadas con el primer cromosoma de levadura sintético, creado previamente por el mismo equipo, las estructuras constituyen más de un tercio del genoma de la levadura.
El trabajo se basa en tecnología para la fabricación de hebras de ADN en el laboratorio. Boeke dijo que su equipo había comprado ADN de proveedores comerciales, gastando alrededor de 10 centavos por cada letra de ADN. A ese ritmo, costaría alrededor de 1,25 millones de dólares cubrir el genoma completo de la levadura, pero el costo total del esfuerzo, incluida la mano de obra, es mucho mayor.
El proyecto de levadura sintética es la base de un esfuerzo mucho más ambicioso llamado Proyecto Genoma-Escribir , del que Boeke también forma parte. Su objetivo es crear un genoma vegetal o animal totalmente sintético, posiblemente humano, aunque aún no ha obtenido la financiación necesaria. El año pasado, estos planes provocaron fuertes críticas por parte de otros científicos, quienes dijeron que tal empresa no era realista, plantearía dudas éticas sobre los humanos diseñadores y no había sido completamente pensada.
El esfuerzo por crear formas de vida sintéticas se basa en ideas demostradas por primera vez en 2010 por investigadores del Instituto J. Craig Venter en Rockville, Maryland, quien reemplazó el genoma de una bacteria llamada Mycoplasma mycoides con una copia que construyeron en el laboratorio.
Pero la levadura representa un desafío más difícil. Los organismos unicelulares contienen mucho más ADN que las bacterias, y está retorcido en cromosomas, cada uno de los cuales contiene varios cientos o miles de genes. Los líderes del esfuerzo, incluidos Boeke y Joel Bader de la Universidad Johns Hopkins, estiman que dentro de dos años reemplazarán los 16 cromosomas en la levadura con copias artificiales y también crearán un cromosoma 17 adicional.
Para crear los cromosomas artificiales, los científicos de Sc2.0 procedieron paso a paso, reemplazando gradualmente trozos de material genético con hebras de ADN sintetizadas por una máquina y luego verificando si la levadura se mantiene saludable. Su trabajo, incluidos sus esfuerzos para depurar los cromosomas reconstruidos, se describe hoy en siete artículos de investigación. .
Aunque Boeke y su equipo copiaron principalmente la secuencia de ADN ya presente en la levadura, también la cambiaron de varias maneras, incluida la eliminación de genes basura que no tienen una función aparente y la transferencia de grandes extensiones de ADN de un cromosoma a otro. Sorprendentemente, la levadura siguió creciendo normalmente, incluso después de cambios significativos. Los científicos también agregaron puertas traseras genéticas para crear levadura que será más fácil de manipular en el futuro.
Daniel Gibson, científico de Synthetic Genomics en La Jolla, California, cree que las técnicas utilizadas por el equipo de levadura aún no son lo suficientemente avanzadas como para construir un genoma humano artificial. Por un lado, el ADN necesario costaría alrededor de 300 millones de dólares, según algunas estimaciones. También restó importancia a las preocupaciones sobre los posibles efectos ambientales de los organismos creados por el hombre. Por ahora, dice Gibson, el propósito de estos organismos es que se cultiven en un ambiente de laboratorio.
Algún día, sin embargo, los cromosomas humanos diseñados podrían desempeñar un papel en los tratamientos genéticos avanzados, según algunos investigadores. Actualmente, las terapias génicas generalmente implican reemplazar un solo gen en el cuerpo de una persona. Pero los científicos creen que un pequeño cromosoma artificial podría usarse para reemplazar redes completas de genes defectuosos.
Pamela Silver, una bioingeniera de Harvard cuyo laboratorio busca construir un cromosoma humano artificial, dice que espera que algún día los científicos puedan diseñar y construir cromosomas fácilmente sin la necesidad de un gran equipo de investigadores.
Pero ese día aún está lejos, dice: independientemente de lo que vayas a sintetizar, necesitarás un salto tecnológico para hacerlo más rápido y mejor de lo que es hoy.