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Trasplante de un genoma
Olvídese de los riñones y el corazón: el pionero de la genómica J. Craig Venter ha encabezado un procedimiento de trasplante mucho más pequeño. Científicos del Instituto J. Craig Venter , en Maryland, han transferido un genoma completo de una bacteria a otra. Dicen que los hallazgos, que se describen hoy en la revista Ciencias , marcan un avance significativo hacia el objetivo de crear genomas sintéticos. Venter y sus colegas, en última instancia, tienen como objetivo construir genomas desde cero y trasplantarlos a células bacterianas para crear microorganismos productores de combustible hechos a medida.
Error pionero: J. Craig Venter anunció esta semana que su instituto trasplantó un genoma bacteriano, transformando una especie en otra. La imagen inferior muestra las colonias de los transformados. Mycoplasma mycoides bacteria.
Este artículo es un hito en la ingeniería biológica, dijo Barbara Jasny , Ciencias Editor adjunto, en una conferencia de prensa el miércoles. Nos lleva de la capacidad de mover un gen o un conjunto de genes a la capacidad de mover un genoma intacto.
Los científicos comenzaron con dos especies de micoplasma, un tipo de bacteria que carece de paredes celulares y tiene genomas muy pequeños. Luego aislaron el ADN de una especie, a la que se le había dado un gen adicional para hacerlo resistente a un antibiótico, y lo trasplantaron a través de la membrana celular de la segunda especie. A medida que la bacteria huésped crecía y se dividía en presencia de este antibiótico, las células que llevaban los cromosomas originales desaparecían, dejando solo células que contenían el cromosoma trasplantado. Más importante aún, la bacteria huésped adquirió las características moleculares del donante. Todo el repertorio de proteínas cambia, dijo Venter en la conferencia de prensa.
Para el equipo de Venter, el trasplante de genoma es un paso hacia la ingeniería de máquinas microbianas para producir combustible de manera eficiente. Actualmente, los investigadores están tratando de unir una versión sintética del genoma de Mycoplasma genitalium , una bacteria que se encuentra en el tracto genital humano y que el grupo de Venter ha estado estudiando durante más de una década. Al reorganizar o eliminar fragmentos específicos del genoma sintético e insertarlo en un huésped bacteriano, los científicos deberían poder averiguar qué genes son críticos para que funcione el organismo, en esencia, el genoma mínimo. Este genoma mínimo podría modificarse para que lleve genes productores de combustible, y la cadena completa de ADN podría trasplantarse a un portador bacteriano.
Además de la investigación en su instituto, Venter también ha fundado una startup con sede en Maryland llamada Genómica sintética . (Consulte Creación de un error para cosechar aceite). La empresa, que trabaja con BP, espera comercializar bacterias para aplicaciones energéticas.
Pero algunos científicos se preguntan si es necesario un genoma mínimo para diseñar bacterias útiles. No está claro por qué una célula mínima o una célula diseñada mediante un trasplante de genoma completo sería más rentable que simplemente insertar o cambiar algunos genes en un genoma más robusto, dice Iglesia de San Jorge , genetista de la Facultad de Medicina de Harvard, en Boston. Señala que sintetizar incluso el genoma más pequeño costaría aproximadamente $ 10 millones con la tecnología actual. De hecho, otras empresas están manipulando microbios existentes para diseñar fábricas de combustibles biológicos. (Consulte Un mejor biocombustible).
Sin embargo, Venter dijo que su enfoque eliminaría los rasgos biológicos inherentes que dificultan la ingeniería biológica extensa. Por ejemplo, un proceso metabólico no esencial podría absorber un precursor molecular necesario para la producción de combustible. Además, dijo Venter, los organismos existentes tienen una rápida capacidad de evolución. En biología sintética, no desea un sistema que se autoevolucione en otra cosa. Queremos eliminar esos elementos de la celda desde el principio.
La técnica de transferencia genómica es similar a la transferencia nuclear, utilizada para clonar la oveja Dolly, en la que el núcleo de una célula adulta se transfiere a un huevo. Pero lograr que el proceso funcione en bacterias ha sido más complicado. Los científicos especulan que las proteínas nucleares transferidas junto con el ADN durante la transferencia nuclear pueden ayudar al proceso. Las bacterias no tienen núcleo y, en este experimento, solo se transfirió ADN a la célula huésped. Los investigadores hicieron esto a propósito para demostrar que solo se necesitaba ADN para reprogramar con éxito la bacteria huésped, una propiedad que será necesaria cuando los científicos estén listos para trasplantar genomas completamente sintéticos.
Los científicos no comprenden completamente cómo funcionó la transferencia del genoma, particularmente cómo desapareció el genoma del huésped. Y aún no está claro qué tan bien funcionará la técnica en otras bacterias o en organismos más complejos. La mayoría de las bacterias tienen un mecanismo de defensa que corta cualquier ADN extraño que ingrese a la célula, por lo que los científicos necesitarían encontrar una manera de bloquear las enzimas que degradan el ADN en cada especie diferente antes de poder trasplantar con éxito genomas extraños en ellas.