La vida sintética busca trabajo

En la edición del 15 de mayo de 2014 de la revista Naturaleza , el laboratorio de química de Floyd Romesberg en el Instituto de Investigación Scripps de San Diego publicó un artículo titulado Un organismo semisintético con un alfabeto genético expandido. Romesberg y sus colegas habían creado una bacteria que incorporaba componentes químicos que, hasta donde se sabe, nunca han sido parte de ninguna forma de vida terrestre.

Ha habido afirmaciones previas de crear vida. El pionero del genoma Craig Venter dirigió un equipo que fabricó un genoma para un germen que causa neumonía en las vacas, pero su esfuerzo utilizó las bases químicas familiares del ADN, conocidas por las letras A, G, C, y el grupo de T. Romesberg, por otro lado. mano, agregó dos letras adicionales, denominadas X e Y. Cuando la bacteria reprodujo con éxito X e Y en las generaciones sucesivas, el laboratorio de Romesberg podría afirmar haber creado el primer ser vivo con un código genético expandido.

La gente preguntaba cuál era el problema y yo decía: 'Imagina que tienes un idioma con solo cuatro letras', dice Romesberg. “Sería torpe y realmente reduciría el tipo de historias que podrías contar. Así que imagina dos letras más. Ahora podrías escribir historias más interesantes.

Los nuevos medicamentos son la historia más obvia que podría contarse con la tecnología. Una empresa emergente llamada sintorx , creada por Romesberg y el fondo de riesgo Avalon Ventures, dice que ha explotado la bacteria E. coli que contiene X e Y para ayudar a fabricar una proteína, un paso que el presidente y director ejecutivo de la compañía, Court Turner, describe como nuestro bebé unicornio. La compañía no identificó la proteína, excepto para decir que está bien estudiada y que le agregaron una nueva función, una forma de que otro medicamento se adhiera a la proteína en un sitio específico.

La tecnología también podría allanar el camino a nuevos medicamentos biotecnológicos. Casi todos esos medicamentos, proteínas como la insulina o la eritropoyetina, que estimula las células sanguíneas, se fabrican dentro de una bacteria u otra célula. Pero el ADN sintético podría expandir enormemente las posibles drogas. Esto se debe a que una célula normal construye proteínas a partir de solo 20 aminoácidos, uniéndolos en largas cadenas. Exactamente qué aminoácido se agrega a continuación se especifica mediante secuencias de ADN de tres letras, llamadas codones.

Aunque las matemáticas se complican, con la adición de las nuevas bases X (nombre químico d5SICS) e Y (nombre químico dNaM), Romesberg triplicó aproximadamente la cantidad de codones posibles y, en teoría, aumentó a 172 la cantidad de aminoácidos diferentes que una célula podría construir una proteína a partir de (ver este gráfico explicativo ).

Los científicos de Synthorx trabajan en un sistema para producir proteínas utilizando ADN parcialmente sintético.

Eso es importante porque los científicos han inventado miles de aminoácidos artificiales. Simplemente no ha sido muy fácil hacer proteínas a partir de ellos. A diferencia de las drogas convencionales, donde los químicos ejercen un control exquisito sobre la posición de cada átomo, con las proteínas en su mayoría aún necesitan un ser vivo que las fabrique. Cuando llegas a las proteínas enteras, los químicos realmente pierden la capacidad. Las moléculas de proteína son demasiado complejas, demasiado grandes, dice Peter Schultz, biólogo de Scripps. (Romesberg se formó en el laboratorio de Schultz).

Eventualmente, podría haber bacterias que produzcan proteínas completamente nuevas. Para hacer un negocio de mil millones de dólares, sí, necesitamos una proteína, dice Romesberg. El jonrón es la capacidad de producir proteínas terapéuticas con aminoácidos no naturales en ellas.

El logro de Synthorx está un poco por debajo de eso. Hizo su primera proteína rompiendo su E. coli y usando sus genes no naturales para hacer una nueva molécula de proteína en una reacción de probeta. Turner cree que el sistema podría ser de interés para las compañías farmacéuticas que podrían usarlo para generar ideas para nuevos medicamentos. Podrías hacer un millón de proteínas con aminoácidos no naturales, dice.

Los organismos sintéticos podrían dar lugar a otro tipo de productos, incluidas nuevas vacunas. Podría ser posible, por ejemplo, hacer una bacteria de tuberculosis con ADN no natural en ella. Sería un germen real y vivo. Pero sin ninguna materia prima para copiar sus genes (es decir, sin una fuente externa de las sustancias químicas X e Y), podría dárselo a una persona sin preocuparse de que la enferme. Si fuera TB, pero también benigna, esa sería la vacuna perfecta, dice Schultz.

Court Turner, a la izquierda, el CEO de Synthorx, observa los resultados de un experimento de biología sintética.

Las formas de vida sintéticas tienen implicaciones mucho más allá de los nuevos productos. Romesberg y Schultz son parte de un grupo de científicos que se han estado haciendo la pregunta básica de si la vida podría haber evolucionado de formas distintas a las que conocemos. ¿Tendrá la vida en Marte una quinta y una sexta base? pregunta Steven Benner, biólogo sintético y fundador de la Fundación para la Evolución Molecular Aplicada en Gainesville, Florida. Benner, que trabaja con la NASA tratando de encontrar vida en otros planetas, sugiere que la biología sintética también podría mejorar la capacidad de detectar nuevas formas de vida terrestre. Tal vez existan en la tierra, pero simplemente no sabemos qué buscar, dice. Te obliga a hacer preguntas improvisadas para desafiar tus hipótesis fundamentales fundamentales.

Synthorx no es la única startup que busca expandir el código de vida por razones comerciales. Ambrx, otra empresa de San Diego , utiliza aminoácidos no naturales en asociación con las principales compañías farmacéuticas como Eli Lilly y Merck. Y en enero pasado, el científico de la Universidad de Harvard, George Church, y su ex alumno, Farren Isaacs, de Yale, realizaron una conferencia de prensa para anunciar su propio avance. Isaacs y Church describieron cómo, en experimentos separados, crearon lo que llamaron un organismo genómicamente reordenado o GRO. No habían cambiado las letras del ADN, pero habían secuestrado algunos codones para que usaran aminoácidos artificiales.

Church e Isaacs anunciaron recientemente que habían formado una empresa con sede en Boston, enEvolv , para suministrar dichos GRO para uso industrial, por ejemplo, limpiar derrames de petróleo o incluso hacer queso. Durante una conferencia telefónica en enero con los periodistas, Church declaró que nuestro objetivo es modificar las células vegetales y animales, y tal vez las plantas y los animales.

Una posible objeción a la tecnología ya es evidente: nadie sabe exactamente qué harían estas nuevas formas de vida si se liberaran en la naturaleza. La E. coli de Romesberg depende de una fuente externa de X e Y para mantenerse con vida. Church también argumenta que sus GRO son seguros porque dependen de aminoácidos no naturales que solo se suministran en el laboratorio. Retenga estos y las bacterias mueren.

Este tipo de interruptor de apagado está destinado a calmar a cualquiera que se pregunte qué sucede si las bacterias escapan. Pero no es infalible. Tanto Romesberg como Church informaron que una pequeña fracción de la bacteria logró escapar de las cadenas genéticas a través de una mutación. Eso significa que si se liberaran fuera del laboratorio, un organismo artificial podría de alguna manera recoger un químico sustituto del medio ambiente para reemplazar el crítico que se le suministra en los laboratorios. O podría intercambiar genes con otros organismos con los que se encuentra fuera de una placa de laboratorio. Tal evento podría permitir que los gérmenes modificados vivan y se reproduzcan.

Schultz cree que habrá usos médicos de organismos sintéticos mucho antes de que se liberen en el medio ambiente para comer aceite o hacer queso. Y una vez que la biología sintética conduzca a un nuevo fármaco o vacuna, piensa, nos acostumbraremos a la idea de inventar la vida por nuestro propio bien. Uno tiene que elegir las aplicaciones a más corto plazo de esta tecnología para mostrar lo que realmente puede hacer por el bien de la humanidad, dice Schultz. Creo que la medicina es un área de aplicaciones bastante obvias.

Esta versión original de este artículo decía incorrectamente que la tuberculosis es causada por un virus. Es causada por una bacteria.

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