Un nuevo organismo sintético, llamado JCVI-syn3A, contiene siete genes clave que le ayudan a dividirse como lo hacen las células normales. (Crédito de la imagen: Micrografías proporcionadas por James Pelletier (Mit Center for Bits and Atoms and Department of Physics) y Elizabeth Strychalski (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología))
Los científicos han creado un organismo sintético unicelular que divide y multiplica como la cosa real. El avance podría algún día ayudar a los investigadores a construir computadoras minúsculas y pequeñas fábricas productoras de drogas, todas con células sintetizadas.
Por supuesto, ese futuro probablemente no se hará realidad en los próximos años.
«Hay tantas maneras en que este próximo siglo de biología podría potencialmente cambiar nuestra vida diaria para mejor», dijo la autora principal Elizabeth Strychalski, líder del Grupo de Ingeniería Celular del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST). Por ejemplo, Strychalski y sus colegas planean diseñar sensores vivos que puedan tomar mediciones de sus entornos circundantes, monitoreando los niveles de acidez, temperatura y oxígeno cercanos.
Estas células del sensor también podrían fabricarse para producir productos específicos — a saber, medicamentos — y potencialmente podrían colocarse dentro del propio cuerpo humano. «Una visión es que cuando la célula detecta un estado de enfermedad, entonces puede hacer que eso sea terapéutico, y cuando un estado de enfermedad esté más largo allí, podrían dejar de hacer eso terapéutico», dijo Strychalski. Otras células podrían ser cultivadas en el laboratorio y utilizadas para producir eficientemente alimentos y productos de combustible, mientras que otras podrían ser hechas para realizar funciones computacionales a escala molecular, agregó.
Pero de nuevo, todas estas son visiones para el futuro. Para llegar allí, los científicos necesitan desempacar los misterios de la célula a un nivel fundamental antes de poder manipularla en sus organismos sintéticos.
En el nuevo estudio, Strychalski y sus colegas dieron un paso hacia ese objetivo y publicaron sus resultados el 29 de marzo en la revista Cell. Comenzaron con una célula sintética existente llamada JCVI-syn3.0, que fue creada en 2016 y contiene sólo 473 genes, informó Scientific American. (En comparación, la bacteria Escherichia coli tiene unos 4.000 genes, según un comunicado.)
Esta célula de huesos desnudos fue elaborada a partir de la bacteria Mycoplasma genitalium, un microbio de transmisión sexual, que los científicos despojaron de su ADN natural y reemplazaron con su propio ADN de ingeniería. Al crear JCVI-syn3.0, los científicos querían aprender qué genes son absolutamente esenciales para que una célula sobreviva y funcione normalmente, y cuáles son superfluos.
Después de años de trabajo, los científicos produjeron JCVI-syn3A, que contiene un total de 492 genes. Siete de estos genes son críticos para la división celular normal, descubrieron. «Varios de los genes de la célula mínima no tenían una función conocida», dijo el coautor james Pelletier, quien en el momento de la obra era estudiante de posgrado en el Centro de Bits y Átomos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). Del mismo modo, «resultó que algunos de los genes que la célula necesita dividir anteriormente no tenían una función conocida», dijo. La reintroducción de estos genes permitió que la célula mínima se dividiera en orbes perfectamente uniformes. Algunos de estos genes importantes probablemente interactúan con la membrana celular, basándose en sus secuencias genéticas, dijo Pelletier. Esto podría significar que alteran las propiedades físicas de la membrana, por lo que es lo suficientemente maleable como para dividirse adecuadamente, o que generan fuerzas dentro de la membrana que fomentan la división, dijo. Pero por ahora, el equipo no sabe qué mecanismos específicos utilizan los genes para ayudar a las células a dividirse, señaló. «Nuestro estudio no fue diseñado para averiguar los mecanismos dentro de la célula asociados con cada uno de estos genes de función desconocida», dijo Strychalski. «Eso va a tener que ser un estudio futuro.» Mientras que los investigadores continúan sondeando los misterios de la célula mínima, otros biólogos sintéticos están trabajando con sistemas aún más simplistas. La biología sintética existe en un espectro, desde «una sopa de productos químicos inanimados hasta la gloria total de una célula de mamíferos o una célula bacteriana», dijo Strychalski. El futuro del campo podría llevarnos a maravillas innovadoras como las computadoras del tamaño de una célula, pero por ahora, el trabajo está impulsado en gran medida por una curiosidad sobre cómo se unen los bloques básicos de construcción de la vida, y lo que eso puede decirnos sobre nosotros mismos, dijo. «¿Cómo entendemos la unidad de vida más básica, la célula? … Hay algo muy convincente en eso», dijo Strychalski. «Más adelante, podemos imaginar todas las cosas con las que podemos hacer… esta plataforma mínima.»