Así crearon el primer organismo vivo con ADN completamente sintético

Un equipo de científicos de Cambridge ha creado el primer organismo vivo que tiene un código de ADN completamente sintético y radicalmente alterado. Esta es la primera vez que se experimenta con ADN sintético a este nivel.

El microorganismo hecho en laboratorio es una cepa de bacteria que normalmente se encuentra en el suelo y en el intestino humano. Es similar a sus primos naturales pero sobrevive con un conjunto más pequeño de instrucciones genéticas.

Su existencia demuestra que la vida puede existir con un código genético restringido y abre el camino a los organismos cuya maquinaria biológica es necesaria en la fabricación de medicamentos. También podría utilizarse para agregarles nuevas características, como la resistencia a los virus.

En un esfuerzo de dos años, los investigadores del laboratorio de biología molecular de la Universidad de Cambridge leyeron y rediseñaron el ADN de la bacteria Escherichia coli (E coli), para luego crear células con una versión sintética del genoma alterado.

El genoma artificial contiene 4 millones de pares de bases -las unidades del código genético enunciadas por las letras G, A, T y C- que fueron impresas en un total de 970 páginas de hojas A4. Es el genoma más grande que los científicos hayan construido jamás.

«No estaba completamente claro si era posible hacer un genoma tan grande y si podríamos cambiarlo tanto», dijo Jason Chin, el experto en biología sintética que dirigió el proyecto.

El ADN enrollado dentro de una célula contiene las instrucciones que necesita para funcionar. Cuando la célula necesita más proteínas para crecer, por ejemplo, lee el ADN que codifica la proteína correcta. Las letras del ADN se leen en tríos llamados codones, como TCG y TCA.

Casi todas las formas de vida, desde las medusas hasta los humanos, utilizan 64 codones. Mientras 61 de ellos hacen el trabajo de producir 20 aminoácidos naturales (que se pueden unir como cuentas en una cuerda) para construir cualquier proteína en la naturaleza, hay otros tres codones más que son señales de pare: le dicen a la célula cuando la proteína está lista, como el punto aparte que marca el final de esta oración.

El equipo de Cambridge se propuso rediseñar el genoma de E. coli eliminando algunos de sus codones superfluos. Trabajando en una computadora, recorrieron el ADN del microorganismo y cada vez que se encontraban con TCG, un codón que produce un aminoácido llamado serina, lo reescribieron como AGC, que hace el mismo trabajo. De manera similar reemplazaron dos codones más.

Más de 18.000 ediciones más tarde, los científicos habían eliminado cada ocurrencia de los tres codones del genoma. Luego, el código genético rediseñado se sintetizó químicamente y se agregó a E. coli pieza por pieza, donde reemplazó el genoma natural del organismo. El resultado, publicado en Nature, es un microbio con un código de ADN completamente sintético y radicalmente alterado. Conocido como Syn61 (imagen arriba), el organismo es un poco más largo de lo normal y crece más lentamente, pero aún así sobrevive.

Una nueva generación de medicamentos

Jason Chin cree que estas formas de vida diseñadas podrían traer beneficios. Debido a que su ADN es diferente, podrían representar un obstáculo para los virus invasores y su intento de propagarse a través de ellos. La industria biofarmacéutica ya utiliza E. coli en la fabricación de insulina para personas con diabetes y otros compuestos para tratamientos contra el cáncer, esclerosis múltiple, ataques cardíacos y enfermedades oculares, pero la producción completa puede verse afectada cuando los cultivos bacterianos están contaminados con virus u otros microbios. Pero eso no es todo: en un trabajo futuro, el código genético liberado podría ser reutilizado para hacer que las células produzcan enzimas, proteínas y medicamentos con diseños a la medida de las necesidades de las personas.

Con lo avanzado que es este trabajo, aun es posible que el récord sea superado. Tom Ellis y sus colegas de investigación en biología sintética del Imperial College London, están construyendo un genoma sintético basado en la levadura de panadería, mientras que otros científicos, de Harvard, están trabajando en genomas bacterianos con aún más cambios de codificación. El hecho de que la E coli rediseñada no crezca tan bien como las cepas naturales no es sorprendente, comentó Ellis, sobre el avance de sus pares en Cambridge. «Ya es sorprendente que crezca después de tantos cambios», dijo.

Fuente: The Guardian