Investigadores de la Universidad de Cambridge crearon de cero el ADN de una bacteria E.coli, cuyas colonias sobreviven en un laboratorio. Un hito para la biología sintética.
Científicos de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) lograron crear el primer organismo vivo del mundo que tiene un código de ADN completamente sintético y radicalmente alterado por humanos.
Los investigadores reportaron a través de un comunicado que habían reescrito el ADN de la bacteria Escherichia coli, formando un genoma sintético cuatro veces más grande y mucho más complejo que cualquier otro creado previamente.
Esta cepa de bacteria normalmente se encuentra en el suelo y en el intestino humano, y de acuerdo con el New York Times, la E.coli de laboratorio es similar a la E.coli presente en la naturaleza, pero vive con un conjunto más grande de instrucciones genéticas, o reglas biológicas, produciendo proteínas con su código genético reconstruido. Las bacterias están vivas, aunque se reproducen más lentamente que sus primas “naturales”.
El genoma artificial contiene 4 millones pares de bases, las unidades del código genético enunciadas por las letras G, A, T y C. Si el código se imprimiera en hojas tamaño oficio, tendría970 páginas, lo que hace que el genoma sea el más grande que los científicos jamás hayan construido, según apunta The Guardian.
¿Cómo lo hicieron?
El ADN está formado por las distintas combinaciones entre cuatro bases: adenina, timina, guanina y citosina (A,T, G y C). Cada gen está comandado por la unión de tres de estas bases, y cada trío se conoce como un codón (ATg, o TCT, por ejemplo).
Los codones dirigen la producción de los20 aminoácidos presentes en la naturaleza, es decir, los bloques sobre los que están montadas las proteínas (que realizan trabajos como transportar oxígeno en la sangre, por ejemplo).
Prácticamente todos los organismos vivos tienen 64 codones. En total, 61 codones producen los 20 aminoácidos naturales que se trenzan para construir cualquier proteína en la naturaleza, pero muchos hacen el mismo trabajo, es decir, producen el mismo amino ácido. Los tres sobrantes son una especie de codón de freno: le dicen al ADN cuándo parar de producir. ¿Por qué?
Esta es la pregunta que el equipo de investigadores de la Universidad de Cambridge se propuso resolver. El estudio fue dirigido por Jason Chin, un biólogo molecular de la Universidad de Cambridge en Gran Bretaña, que quería entender por qué todos los seres vivos codifican la información genética de la misma manera desconcertante, y fue publicado en la revista Nature.
"No estaba completamente claro si era posible hacer un genoma tan grande y si era posible cambiarlo tanto", dijo Chin, experto en biología sintética, en el anuncio realizado hoy por la Universidad de Cambridge.
Según el New York Times, después de algunos experimentos preliminares, él y sus colegas diseñaron una versión modificada del genoma de E. coli en una computadora que solo requería 61 codones para producir todos los aminoácidos necesarios que el organismo necesita.
En lugar de requerir seis codones para hacer serina, un aminoácido, este genoma usaba solo cuatro, y tenía dos codones de freno, no tres. Los investigadores trataron el ADN de E. coli como si fuera un archivo de texto gigantesco, editando y reemplazando más de 18.000 veces.
Trabajando en una computadora, los científicos revisaron el ADN, y cada vez que se encontraban con TCG, un codón que produce un aminoácido llamado serina, lo reescribían como AGC, que hace el mismo trabajo. Reemplazaron dos codones más de manera similar, según explica The Guardian.
Una vez terminaron, tuvieron diseñado un genoma de cuatro millones de pares de bases de longitud. Ahora faltaba introducir este nuevo genoma en las bacterias de E.coli. Como era muy largo, lo introdujeron pieza por pieza, hasta que el genoma sintético y alterado reemplazó al genoma natural de la bacteria.
¿Para qué?
De acuerdo con el New York Times, un potencial uso sería crear células recodificadas que impidan la entrada de ciertos virus. Incluso, muchas compañías farmacéuticas usan microbios como E.Coli para fabricar medicamentos como la insulina o productos químicos útiles como enzimas detergentes. Si un virus entra a los tanques de fermentación, podría dañar toda la operación, pero un hipotético microbio con ADN sintético podría hacerse inmune.
Según The Guardian, en el futuro, el código genético liberado podría ser reutilizado para hacer que las células produzcan enzimas, proteínas y medicamentos de diseño.
En 2010, científicos estadounidenses anunciaron la creación del primer organismo del mundo con un genoma sintético. El error, Mycoplasma mycoides, tiene un genoma más pequeño que el de E. coli (alrededor de 1 m de pares de bases) y no se rediseñó radicalmente. Al comentar sobre el último trabajo, Clyde Hutchison, del grupo de investigación de EE. UU., dijo al diario británico: “Esta escala de reemplazo del genoma es más grande que cualquier reemplazo completo del genoma informado hasta ahora”.
