CHICAGO.- Un grupo internacional de científicos ha creado un
cromosoma de levadura modificado a partir de cero, el último paso en la
carrera por crear el primer genoma de levadura artificial del mundo, un
avance que llevaría a nuevas cepas del organismo para ayudar a producir
químicos industriales, medicinas y biocombustibles.
En lugar de simplemente copiar a la naturaleza, el equipo realizó
unos extensos retoques a su cromosoma, eliminando los genes no deseados.
Luego incorporó con éxito el cromosoma diseñado a células de levadura
vivas, dotándolas de nuevas capacidades no halladas en la levadura
natural.
"Es el cromosoma más alterado que se ha creado nunca", dijo Jef
Boeke del Centro Médico Langone de la Universidad de Nueva York, que
encabezó los trabajos. Los resultados se han publicado el jueves en la
edición online de la revista Science.
Mientras que otros equipos han sintetizado bacterias y ADN viral, el
de Boeke es la primera vez que se informa de un cromosoma sintético en
un organismo eucariota, aquel cuyas células contienen núcleo, como el
caso de los humanos.
El logro, que ha llevado siete años, implicó el uso de diseños
ayudados por ordenador para crear uno de los 16 cromosomas en la
levadura de la cerveza, conocida científicamente como Saccharomyces
cerevisiae.
La versión sintética, que los científicos llaman synIII, es una
versión adelgazada del cromosoma III de la levadura natural, que cuenta
con 316.667 pares de bases. El equipo eligió este cromosoma porque es el
más pequeño y controla cómo se asocian las células de la levadura y se
produce el cambio genético.
"Hemos mostrado que las células de la levadura con este cromosoma
sintético son extraordinariamente normales. Se comportan casi
idénticamente a las células de la levadura naturales, sólo que ahora
cuentan con nuevas capacidades y pueden hacer cosas que la levadura
natural no puede", dijo Boeke. Tales métodos podrían usarse para mejorar
la capacidad de la levadura para vivir en entornos duros, como en altas
concentraciones de alcohol.
Boeke, que trabajó en la Universidad Johns Hopkins, se sumó a la NYU
en enero para dirigir el recién creado Instituto para Sistemas
Genéticos.
Jim Collins, de la Universidad de Boston y pionero en el campo,
calificó la obra de Boeke como "una hazaña en la biología artificial",
un campo emergente de la ciencia que aplica los principios de la
ingeniería a sistemas vivos.
"Este desarrollo permite nuevos experimentos en la evolución del
genoma y subraya la capacidad siempre en expansión para modificar y
fabricar ADN", dijo Collins, cuyo laboratorio ganó una beca de la
Fundación Gates en 2012 para fabricar bacterias probióticas de yogur
para neutralizar las infecciones de cólera.
La biología sintética es más conocida por los trabajos realizados
por el emprendedor y científico del genoma Craig Venter, que en 2010
informó de que había creado el primer genoma sintético de una bacteria a
partir de sustancias químicas.
El trabajo generó mucha expectación y mucha preocupación de que los
científicos estaban jugando con la naturaleza. Boeke dijo que el trabajo
en su laboratorio y en muchos otros es mucho menos "jugar a ser Dios" y
más parecido a la ingeniería genética, pero a una escala más amplia.
Para el diseño del cromosoma de la levadura, Boeke y su equipo
hicieron más de 500 cambios, eliminando repetidamente secciones de casi
50.000 pares de bases de ADN que consideraban innecesarias para la
reproducción y crecimiento del cromosoma.
También eliminaron lo que se ha denominado "ADN basura" - partes del
código genético que no fabrican proteínas - y segmentos conocidos como
"genes saltadores", tramos de ADN que al azar saltan alrededor del
genoma y pueden causar mutaciones.
Pese a todos esos cambios, dijo Boeke, "seguimos teniendo un cromosoma que funciona".
Lo que más le emociona es de la posibilidad de eliminar de forma
selectiva o reconfigurar la información del cromosoma, un proceso que
denomina mezcla de cromosoma. Para hacerlo realidad, los científicos
añadieron tramos de ADN llamado loxP, una secuencia genética que
funciona como un interruptor genético que puede ser activado por una
proteína.
"Lo que es realmente emocionante es, además de que la levadura esté
sana y feliz, que hemos dotado a este cromosoma de esta propiedad casi
mágica de ser capaz de reestructurarse cuando usemos nuestra varita
mágica y generar millones de cromosomas variantes", dijo Boeke.
Tener la capacidad de producir nuevas cepas sintéticas de levadura
podría resultar en algunas versiones muy útiles que podrían utilizarse
para fabricar medicinas raras, como artemisinina para la malaria, o
ciertas vacunas, como la de la hepatitis B, que deriva de la levadura,
dijo Boeke.
Y la levadura sintética podría también usarse para fabricar biocombustibles más eficientes, como alcohol, butanol, y biodiésel.
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