Esta semana, un grupo internacional de científicos anunció la creación de 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.
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 sobre si los científicos estaban jugando con la naturaleza. Jef Boeke, del Centro Médico Langone de la Universidad de Nueva York, que encabezó los trabajos presentados esta semana, dijo que el trabajo en su laboratorio y en muchos otros está muy alejado de "jugar a ser Dios" y es más parecido a la ingeniería genética, pero a una escala más amplia. No es crear vida, pero se acerca mucho.
La versión sintética de este cromosoma, 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 reveló esta semana que había elegido 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", explicó Boeke. Tales métodos podrían usarse para mejorar la capacidad de la levadura para vivir en entornos duros, como en altas concentraciones de alcohol.
"Es el cromosoma más alterado que se ha creado nunca", dijo Boeke. Mientras que otros equipos han sintetizado bacterias y ADN viral, 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 la creación de microorganismos de forma artificial cuyos comportamientos son iguales o muy similares a los organismos naturales. Y la polémica está servida porque aunque los científicos coinciden en que no supone verdaderamente crear vida, sí implica que la Ciencia tiene ya la clave para el secreto de ésta.
Jim Collins, de la Universidad de Boston y pionero en el campo de la biología sintética, 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.
Sin aplicaciones sanitarias a corto plazo
En este sentido, el investigador del Centro Nacional de Microbiología del Instituto de Salud Carlos III (ISCIII), Angel Zaballos, ha avisado de que el anuncio de la fabricación del primer cromosoma funcional en la levadura, no va a tener implicaciones sanitarias a "corto plazo". No obstante, y pese a reconocer que este hallazgo abre la puerta a que en futuras investigaciones se puedan introducir en el AND nuevos genes que tengan su origen en el hombre o en otras especies, Zaballos ha asegurado que a corto plazo no se pueden predecir las consecuencias prácticas que esta investigación va a tener en la salud de las personas ni, incluso, si va a poder servir para la creación de nuevas vacunas.
"Lo importante es que es un desarrollo técnico que puede permitir evaluar otros genes distintos de los de la levadura. Lo que se ha descrito está orientado a ver los genes de la levadura y se ha cambiado todo un cromosoma de la levadura por AND sintetizado en el laboratorio. Pero lo que se ha hecho es sustituir unos genes por otros, por lo que no se han introducido nuevos. Sin embargo, sí abre la posibilidad para poder introducir, en su momento, otros genes nuevos que pueden tener su origen en el hombre o en otras especies", ha argumentado.
Dicho esto, Zaballos ha insistido en que no se puede predecir qué efectos va a tener este descubrimiento a corto plazo porque es una investigación "muy básica". "Es una investigación todavía muy básica como para poder hacer predicciones sobre cuáles serán sus aplicaciones prácticas", ha zanjado.
"Un sistema estable, como un Lego"
Aunque desde los 80 se trabaja en esta rama de la ingeniería genética, el éxito de estos científicos reside en el logro de "un sistema estable": han fabricado "un Lego" donde se pueden quitar o poner piezas a conveniencia, según el catedrático de Bioquímica de la Universidad Complutense de Madrid, José Luis Bautista, y Zaballos. Este "avance técnico" permitirá en el futuro corregir desde deficiencias genéticas -dice Zaballos- a producir nuevas variedades de antibióticos -afirma Bautista- o modificar proteínas que acaben con el problema de los celíacos, añade Bernardo Schvartzman, profesor del Centro de Investigaciones Biológicas del CSIC. Coinciden los tres investigadores en que el trabajo internacional simplificará el trabajo y "resultará muy fácil introducir nuevos elementos o bien eliminarlos".
En palabras del catedrático José Manuel Bautista, este desarrollo científico tiene cierto paralelismo con la construcción del primer coche Ford T en una cadena de montaje: a partir de ahora el investigador podrá decidir si quiere fabricar un coche deportivo, uno familiar etcétera y, además, hacerlo a escala. Según Schvartzman, cuyo laboratorio también trabaja con cromosomas artificiales de levadura, pero desde una estrategia distinta, el equipo internacional ha retirado los elementos que consideraron superfluos (ADN "basura") y han dejado "lo mínimo necesario para que el cromosoma sea funcional". "Ahora hay que ver lo estable que es y eso requiere más experimentos", añade el profesor de investigación del CSIC, que coincide con Zaballos y Bautista acerca de la dificultad de saber con cuánta rapidez se trasladará todo esto a la industria.
El interés más inmediato, de acuerdo con Bautista, será la biotecnología, "se podrán producir, por ejemplo, organismos que degraden compuestos más rápidamente que la Naturaleza (vertidos de hidrocarburos, productos de minería...), moléculas de síntesis compleja usadas en terapéutica o nuevas variedades de antibióticos que acaben con el problema de la resistencia a los microorganismos". En definitiva, subraya Bautista, es un paso importante porque a partir de habrá muchos equipos que se les ocurran nuevas ideas; se ha abierto un abanico de "infinitas posibilidades". Este cromosoma nuevo, uno de los muchos que tiene la levadura, abre la puerta a saltar desde la levadura a una especie más compleja, concluye el profesor del Consejo Superior de Investigaciones Científicas.
Mezcla de cromosoma
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, apuntaba Boeke en la presentación de su investigación. Y la levadura sintética podría también usarse para fabricar biocombustibles más eficientes, como alcohol, butanol, y biodiésel.
Lo que más le emociona a este experto es la posibilidad de eliminar de forma selectiva o reconfigurar la información del cromosoma, un proceso que denomina mezcla de cromosoma. Para hacerlo realidad, estos 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", concluye.
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