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Forma de vida semisintética ahora completamente armada y operativa
William B. Kiosses, PhD, Instituto de Investigación Scripps
Todos los seres vivos de la Tierra almacenan las instrucciones para la vida en forma de ADN, utilizando las cuatro bases genéticas A, G, C y T.
Todos excepto uno, eso es.
En el laboratorio de San Diego de Floyd Romesberg, y en una empresa emergente que fundó, se cultivan bacterias con un código genético ampliado. Tienen dos letras más, un par antinatural que él llama X e Y.
Romesberg, jefe de un laboratorio en el Instituto de Investigación Scripps, modificó por primera vez los genes de la bacteria. E. coli para albergar los nuevos componentes del ADN en 2014. Ahora, por primera vez, los gérmenes están utilizando su código expandido para fabricar proteínas con componentes igualmente inusuales.
Queríamos probar el concepto de que cada paso del almacenamiento y recuperación de información podría estar mediado por un par de bases no naturales, dice. Ya no es una curiosidad.
La bacteria se denomina organismo semisintético, ya que si bien alberga un alfabeto expandido, el resto de la célula no ha cambiado. Aun así, Peter Carr, ingeniero biológico del Laboratorio Lincoln del MIT, dice que sugiere que los científicos apenas están comenzando a aprender hasta qué punto se puede rediseñar la vida, un concepto conocido como biología sintética.
No sabemos cuáles son los límites finales de nuestra capacidad para diseñar sistemas vivos, y este documento ayuda a demostrar que no estamos limitados a cuatro bases, dice. Creo que es bastante impresionante.
La humanidad se ha sentido decepcionada en la búsqueda de vida en Marte o Júpiter. Sin embargo, los gérmenes alienígenas que crecen en San Diego ya insinúan que nuestra biología terrestre no es la única posible. Sugiere que si la vida evolucionó en otro lugar, podría haberlo hecho usando moléculas muy diferentes o fuerzas diferentes, dice Romesberg. La vida tal como la conocemos puede no ser la única solución y puede no ser la mejor.
Los esfuerzos de Romesberg para poner un huevo de cuco genético dentro de una bacteria comenzaron hace 15 años. Después de crear un par candidato de nuevas letras genéticas, el primer paso fue agregarlas al genoma de una bacteria y demostrar que podía usarlas para almacenar información. Es decir, ¿podría el organismo acatar el ADN no natural y también copiarlo fielmente a medida que se dividía?
La respuesta, mostró su laboratorio en 2014, fue sí. Pero las primeras versiones de la bacteria no eran demasiado saludables. Murieron o se deshicieron de las letras adicionales en su ADN, que se almacenan en un mini-cromosoma llamado plásmido. En palabras de Romesberg, sus creaciones carecían de la fortaleza de la vida real.
Para este año, el equipo había ideado una bacteria más estable. Pero no fue suficiente dotar al germen de un código parcialmente extraño: necesitaba usar ese código para hacer una proteína parcialmente extraña. Eso es lo que informa el equipo de Romesberg, hoy en la revista Naturaleza , dice que lo ha hecho.
Usando las letras adicionales, instruyeron a las bacterias para que fabricaran una proteína verde brillante que contiene un solo aminoácido no natural. Almacenamos información, y ahora la recuperamos. Lo siguiente es usarlo. Vamos a hacer cosas que nadie más puede hacer, dice Romesberg.
La recompensa práctica de un organismo con un alfabeto genético más grande es que tiene un vocabulario más amplio: puede ensamblar proteínas con componentes que normalmente no se encuentran en la naturaleza. Eso podría resolver algunos problemas complicados en la química médica, que es el arte de dar forma a las moléculas para que hagan exactamente lo que el cuerpo quiere, y nada que no lo haga.
Persiguiendo tales objetivos es una startup fundada por Romesberg, llamada Synthorx. Ha recaudado $16 millones hasta el momento y espera convertir la ciencia en nuevos medicamentos. Un proyecto tiene como objetivo hacer una nueva versión de la interleucina-2, un medicamento contra el cáncer con algunos efectos secundarios desagradables. Tal vez los gérmenes semisintéticos podrían arreglar eso intercambiando algunos componentes inusuales en puntos clave. Esta empresa necesita salir del laboratorio y entrar en la clínica, dice su directora ejecutiva recién instalada, Laura Shawver.
Carr dice que un código genético expandido podría tener implicaciones más allá de proporcionar un atajo para programar nuevas propiedades en las proteínas. También cree que las nuevas letras podrían usarse para ocultar información de formas que otros biólogos no podrían ver fácilmente. Eso podría ser útil para ocultar la propiedad intelectual o, quizás, para disfrazar un arma biológica.