Biologia Sintetica

1. ANTECEDENTES HISTORICOS

La palabra biología no es muy antigua, pues fue acuñada hace menos de doscientos años por Lamarck y únicamente se hizo popular en el transcurso del siglo XX.

Las bases teóricas de nuestra concepción del mundo fueron revolucionadas por Copérnico, al situar al Sol como centro del universo. Por una parte, René Descartes e Isaac Newton en los siglos XVI y XVII, desarrollaron el método cartesiano que influyó en todas las ramas de la ciencia moderna, seguido por las leyes de la mecánica del modelo Newtoniano que hoy en día, constituyen la base de la ingeniería moderna. Puntualizando los hitos científicos relevantes a través del tiempo, destacan Mendel con las leyes de la herencia, Avery y MacLeod con el descubrimiento de la molécula del DNA, Watson y Crick con la descripción de la estructura de doble hélice, Singer al lograr la secuenciación de la insulina bovina, Paul Berg al marcar el inicio de la ingeniería genética creando la primera molécula de DNA recombinante, Southern al localizar secuencias específicas de DNA.

En este punto damos un salto para abordar la creación de los primeros animales clónicos, desde Briggs y King al clonar la rana americana común, y Gurdon con la clonación de la rana africana Xenopus laevis hasta llegar a la clonación del primer mamífero, la oveja Dolly, por Steen Willadsen.

Estos avances permitieron crear los primeros animales transgénicos, así como el cultivo de células madre para el desarrollo de tejidos humanos aptos para trasplantes; grandes logros que dieron la pauta para concretar la creación de la primera célula sintética por J.C. Venter, publicado en Science 2010, “Creation of a bacterial cell controlled by a chemically synthesized genoma”, con la combinación de la ingeniería y la genética, de tal manera que surge la biología sintética.

2. ASPECTOS CIENTÍFICOS

La biología sintética busca diseñar y obtener mediante ingeniería productos con base biológica, instrumentos y sistemas nuevos, así como rediseñar sistemas biológicos naturales ya existente.

Las cuestiones científicas de la biología sintética pasarán a tener validez en la última década del siglo XX, cuando los científicos comenzaron a intentar el diseño y la síntesis de circuitos genéticos reguladores.

La biología avanzó por medio de descubrimientos y no a través de invenciones y creaciones. Mediante manipulación genética es posible adicionar uno o más genes al genoma de un ser vivo, confiriéndole propiedades nuevas nunca antes había sido manifestadas por dicho ser.

No ha merecido rechazo por nadie la intervención en el genoma bacteriano o de células de roedores con el fin de modificarlas.

Mediante tecnología de ADN recombinante fue posible alterar el genoma de una bacteria no patógena (Escherichiacoli), de modo que pasara a producir insulina igual a la fabricada en las células Langerhans del páncreas humano. Es decir, una bacteria "domesticada" produce una hormona humana, en otras palabras, deja de ser, al menos en este aspecto, una bacteria típica para convertirse en una bacteria "nueva".

Craig Venter

La primera vez que el mundo escuchó hablar de él fue cuando en los años 80 Venter decidió renunciar al proyecto del genoma humano financiado por fondos públicos para establecer un programa financiado de forma privada que competiría directamente con la iniciativa del gobierno estadounidense.

John Craig Venter es el padre del genoma sintético.

Licenciado en Biología y doctorado en Farmacología por la Universidad de California.

En 1995, Venter anunció ser el primero en secuenciar el genoma completo de un organismo vivo (una bacteria conocida como Hemophilus influenzae).

Y se hizo famoso al arrancar su Proyecto Genoma Humano en 1999, donde se generó la secuencia del genoma humano a partir de 5 individuos. Esta empresa lo despidió en 2002.A partir de ahí comenzó sus logros en solitario. Destaca la secuenciación completa del ADN de un organismo vivo: la bacteria Haemophilus Influenzae.

En 2003, Venter captó los titulares de los diarios cuando su equipo creó de la nada el primer virus sintético - y sólo invirtió 14 días en lograrlo.

Desde 2004 busca genes nuevos a partir de muestras de ADN de bacterias y microbios para encontrar la clave de una fuente de energía infinita, de mejores fármacos y de limpiar la contaminación. , a partir de su expedición oceánica en yate (financiada por el gobierno estadounidense) en la que colectó y secuenció la diversidad genética microbiana de todo el globo. Los microbios exóticos son la materia prima para crear nuevas formas de vida y nuevas fuentes de energía.

Venter afirma que su expedición ha descubierto 3,995 nuevas familias de genes previamente desconocidas, y entre 6 y 10 millones de nuevos genes - que describe como “los componentes de diseño del futuro”.

En 2007, Venter afirmó haber conseguido crear un cromosoma artificial de tan solo cuatro botes de elementos químicos.

En 2008 ya tenían establecida una metodología para crear, por vez primera en la historia, un célula sintética viva.

Su propósito es comercializar nuevas partes, dispositivos y sistemas biológicos que no existen en el mundo natural algunos de los cuales fueron diseñados para ser liberados en el ambiente.

2.2. Instituto J. Craig Venter

Este instituto de investigación genómica fue fundado por Craig Venter en 2006, donde trabajan 400 personas incluyendo al premio Nobel Hamilton Smith.

El 20 de mayo de 2010, la revista Science publicó que Venter y su equipo habían creado una célula bacteriana con el genoma sintético o artificial. Habían conseguido trasplantar la versión sintética del genoma de una especie a otra y conseguir que esa se autorreplicase con la información del ADN trasplantado.

En principio fabricaron el genoma de la bacteria ‘Mycoplasmamycoides’ basándose en una copia del de la bacteria original. Tras fabricar ese nuevo genoma, vaciaron la otra bacteria, la M. capricolum y le implantaron el genoma artificial. A partir de ese momento la bacteria huésped, sólo expresaba las proteínas de la bacteria sintetizada y sus características eran las que confería el genoma sintético fabricado en el laboratorio, por lo que se convertía en una especie diferente. Venter ha patentado la primera forma de vida creada por el ser humano, a la que posiblemente se le llamará Mycoplasma laboratorium. La bacteria transformada es apodada Synthia.

El equipo de Venter tomó como base para su trabajo la bacteria llamada Mycoplasma genitalium. Después de reducirla a sus elementos básicos reconstruyó completamente el cromosoma que ahora se presenta, al que han denominado Mycoplasma laboratorium. El siguiente paso ha sido transplantarlo a una bacteria viva. El objetivo final es que el nuevo código genético tome el control de la célula en la que fue insertada. En ese momento se iniciaría, de algún modo, la primera forma de vida en parte sintética de nuestro planeta, algo realmente impactante. Sería, al menos, la primera bacteria con ADN artificial.

Craig Venter ya es considerado uno de los responsables de haber descifrado el genoma humano, uno de los pasos clave de la ciencia en las últimas décadas, gracias a su trabajo en Celera Genomics. También se le conoce por su amplia investigación genética a bordo de su yate Sorcerer II, con el que al modo de Darwin, trata de recabar toda la información genética posible sobre la fauna del planeta Tierra.

Algunos expertos apuntan la posibilidad de que en un plazo no muy lejano podrían desarrollarse, gracias a esta nueva técnica, organismos capaces de eliminar el exceso de dióxido de carbono de nuestra atmósfera o de fabricar gases combustibles como el butano, campo en el que ya venía trabajando Venter en desde su nueva empresa Synthetic Genomics, por no hablar de su aplicación en el terreno de la medicina. Por supuesto, en las manos equivocadas, el control de esta técnica podría también producir nuevas armas biológicas o provocar grandes diferencias genéticas en un mundo ya de por sí lleno de contrastes.

2.3. Otros aportes

El Dr. Moreno, de la Universidad de Berna, ha sido capaz de producir una nueva especie de mosca a partir de la manipulación de un pequeño grupo de genes conocidos, generando una mosca con un fenotipo distinto, que puede reproducirse con los de su especie, pero no con los de la especie de la que proviene, demostrando de esta manera por primera vez que es posible la transición entre las especies transgénicas y las sintéticas.

Por el contrario otros trabajos de Biología Sintética como los realizados por los Murtas y Luisi ejemplifican una estrategia o enfoque ascendente, que pretende crear un ser vivo a partir de materiales totalmente inertes. El avance consiste en haber elaborado una especie de células sencillas que son, básicamente, bolsas hechas de membrana adiposa que contienen enzimas y ribosomas purificados, componentes comunes a todas las células que traducen el código genético en proteínas.

LA BIOLOGÍA SINTÉTICA

La biología sintética se refiere de manera amplia al uso de ingeniería de sistemas biológicos o síntesis de biomoléculas, asistida por computadoras, para diseñar y construir en laboratorio nuevas partes biológicas, herramientas y sistemas con funciones nuevas que no existen en la naturaleza y el rediseño de los organismos biológicos existentes, especialmente partes modulares que se comporten como pequeños ordenadores.

La biología

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