El pasado mes de mayo, se hizo público un avance alcanzado por científicos del Instituto J. Craig Venter, de Estados Unidos, en el terreno de la biología sintética, una disciplina que consiste en la síntesis de biomoléculas o ingeniería de sistemas biológicos con funciones nuevas que no se encuentran en la naturaleza.
Lo que los investigadores norteamericanos consiguieron entonces fue que un genoma sintético, creado por ellos mismos mediante síntesis química, controlase las funciones de una célula bacteriana.
Secuencias rescatadoras
En concreto, los científicos sustituyeron el genoma de la bacteria Mycoplasma capricolum por otro sintético con la secuencia del de la especie Mycoplasma mycoides. Como consecuencia, la primera bacteria comenzó a auto-replicarse como la segunda.
Ahora, otro equipo de investigadores, en este caso de la Universidad de Princeton, en Estados Unidos, dirigidos por el profesor de química de dicha universidad Michael Hecht, ha dado un paso más en este terreno.
Estos investigadores han conseguido demostrar que secuencias de ADN diseñadas en laboratorio y distintas de cualquier otra secuencia encontrada en la naturaleza pueden “rescatar” a algunas células, al producir proteínas que sostienen la vida de la misma manera que las produce la naturaleza, publica la Universidad de Princeton en un comunicado.
Según explica Hecht, estas secuencias de ADN sustitutas no fueron aleatorias sino que se diseñaron intencionadamente para su inserción en células que habían perdido genes necesarios para la supervivencia celular, en entornos poco favorables.
Cuatro cepas supervivientes
Según se explica en la revista Scientificamerican, Hecht y sus colaboradores utilizaron para su estudio 27 cepas de una famosa bacteria que se encuentra generalmente en los intestinos humanos: la Escherichia coli.
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Lo que los investigadores norteamericanos consiguieron entonces fue que un genoma sintético, creado por ellos mismos mediante síntesis química, controlase las funciones de una célula bacteriana.
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| Michael Hecht en su laboratorio. Fuente: Universidad de Princeton. |
En concreto, los científicos sustituyeron el genoma de la bacteria Mycoplasma capricolum por otro sintético con la secuencia del de la especie Mycoplasma mycoides. Como consecuencia, la primera bacteria comenzó a auto-replicarse como la segunda.
Ahora, otro equipo de investigadores, en este caso de la Universidad de Princeton, en Estados Unidos, dirigidos por el profesor de química de dicha universidad Michael Hecht, ha dado un paso más en este terreno.
Estos investigadores han conseguido demostrar que secuencias de ADN diseñadas en laboratorio y distintas de cualquier otra secuencia encontrada en la naturaleza pueden “rescatar” a algunas células, al producir proteínas que sostienen la vida de la misma manera que las produce la naturaleza, publica la Universidad de Princeton en un comunicado.
Según explica Hecht, estas secuencias de ADN sustitutas no fueron aleatorias sino que se diseñaron intencionadamente para su inserción en células que habían perdido genes necesarios para la supervivencia celular, en entornos poco favorables.
Cuatro cepas supervivientes
Según se explica en la revista Scientificamerican, Hecht y sus colaboradores utilizaron para su estudio 27 cepas de una famosa bacteria que se encuentra generalmente en los intestinos humanos: la Escherichia coli.
Estas cepas carecían de genes responsables de su supervivencia en ciertas condiciones, incluidas las de alimentación limitada. Los investigadores introdujeron en las células de la Escherichia coli más de un millón de secuencias de ADN sintético, cada una de ellas para la codificación de una proteína.
Según Hecht, era de esperar que: “si le dábamos a las células una oportunidad de escoger uno de nuestros genes, y si ese gen les permitía sobrevivir bajo las condiciones establecidas, entonces esas células formarían una colonia en la que el resto de células vecinas (que no contaban con el ADN sintético) morirían”.
Efectivamente, después de varios días de incubación, cuatro cepas experimentales individuales habían formado colonias, mientras que las células de un grupo de control habían perecido.
Los científicos comprobaron posteriormente estos resultados, con el fin de asegurar que las células supervivientes habían sobrevivido gracias al gen incorporado, y que la supervivencia no era resultado de mutaciones de adaptación en los cromosomas originales.
Para ello, purificaron el ADN de las nuevas colonias e insertaron en él nuevas células con la misma ausencia genética original.
Nuevas herramientas para la vida
“Hicimos esto una y otra vez para asegurarnos de que el fenotipo (expresión del genotipo en un determinado ambiente, en este caso, “capacidad de supervivencia”) era producto del genotipo que nosotros habíamos colocado en las células”, afirma Hecht. Los resultados confirmaron que el gen sintético incorporado fue el causante de la supervivencia de las células.
Los científicos aún no han podido establecer el proceso por el cual las células sobrevivieron. Se cree que el mecanismo que mantuvo viva a las células podría ser completamente diferente a los mecanismos hasta ahora conocidos.
Hecht señala que experimentos destinados a elucidar dicho mecanismo están en camino y que resultarán “verdaderamente importantes”. Su descubrimiento podría servir para acercarnos más a la creación de vida artificial, constituida por sistemas vivos generados con elementos no derivados de la naturaleza, sino diseñados y sintetizados en laboratorio.
Otra de las cuestiones clave pendientes sobre el genoma artificial sería la siguiente: ¿Podríamos mantener la vida con herramientas completamente nuevas? La investigación de Hecht y sus colaboradores se centra ahora en tratar de responder a estas cuestiones.
Según Hecht, era de esperar que: “si le dábamos a las células una oportunidad de escoger uno de nuestros genes, y si ese gen les permitía sobrevivir bajo las condiciones establecidas, entonces esas células formarían una colonia en la que el resto de células vecinas (que no contaban con el ADN sintético) morirían”.
Efectivamente, después de varios días de incubación, cuatro cepas experimentales individuales habían formado colonias, mientras que las células de un grupo de control habían perecido.
Los científicos comprobaron posteriormente estos resultados, con el fin de asegurar que las células supervivientes habían sobrevivido gracias al gen incorporado, y que la supervivencia no era resultado de mutaciones de adaptación en los cromosomas originales.
Para ello, purificaron el ADN de las nuevas colonias e insertaron en él nuevas células con la misma ausencia genética original.
Nuevas herramientas para la vida
“Hicimos esto una y otra vez para asegurarnos de que el fenotipo (expresión del genotipo en un determinado ambiente, en este caso, “capacidad de supervivencia”) era producto del genotipo que nosotros habíamos colocado en las células”, afirma Hecht. Los resultados confirmaron que el gen sintético incorporado fue el causante de la supervivencia de las células.
Los científicos aún no han podido establecer el proceso por el cual las células sobrevivieron. Se cree que el mecanismo que mantuvo viva a las células podría ser completamente diferente a los mecanismos hasta ahora conocidos.
Hecht señala que experimentos destinados a elucidar dicho mecanismo están en camino y que resultarán “verdaderamente importantes”. Su descubrimiento podría servir para acercarnos más a la creación de vida artificial, constituida por sistemas vivos generados con elementos no derivados de la naturaleza, sino diseñados y sintetizados en laboratorio.
Otra de las cuestiones clave pendientes sobre el genoma artificial sería la siguiente: ¿Podríamos mantener la vida con herramientas completamente nuevas? La investigación de Hecht y sus colaboradores se centra ahora en tratar de responder a estas cuestiones.
Fuente :
De Novo Designed Proteins from a Library of Artificial Sequences Function in Escherichia Coliand Enable Cell Growth , http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0015364
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