Científicos del Reino Unido demuestran cómo reescribir el genoma de una bacteria para que produzca proteínas que no existen en la naturaleza y que es genéticamente inmune a las infecciones
Un grupo de
científicos del Reino Unido ha creado la primera forma de vida resistente a
casi cualquier virus. Se trata de una bacteria Escherichia coli cuyo genoma ha
sido literalmente reescrito para incluirle hasta 18.000 cambios que hasta ahora
no existían en la naturaleza. El trabajo es la demostración de que la humanidad
ha conseguido no solo comprender el código de la vida sino corregirlo de forma
tan amplia que le permite crear vida sintética capaz de hacer cosas que ningún
otro ser vivo puede lograr.
La
naturaleza permite a los seres humanos moverse, leer, respirar, pensar. A los
virus, desencadenar un círculo vicioso de replicación capaz de producir una
terrible pandemia como la actual. Y a los microbios, generar formas de bloquear
una infección viral. Una de las mayores barreras hacia la libre creación de
formas de vida artificiales era que hasta ahora no se podían introducir cambios
sustanciales en las proteínas “naturales”. Estas moléculas son imprescindibles
para cualquier función vital.
Pero el
equipo de Jason Chin en el Consejo de Investigación Médica de Reino Unido se
propuso demostrar que el código genético de un ser vivo se puede transformar de
una forma tan profunda que dé lugar a una nueva especie invulnerable a
cualquier virus. Para entender la importancia de su logro hay que recordar que
todas las formas de vida de este planeta dependen de 20 ladrillos básicos con
los que se construyen las proteínas: los aminoácidos. El genoma de una persona
tiene 3.055 millones de letras, como se supo el martes, pero entre todas ellas
hay 64 fragmentos mucho más cortos, pero esenciales: los codones, que contienen
las instrucciones para sintetizar los 20 aminoácidos conocidos.
En un
estudio publicado hoy en Science, el equipo de Chin demuestra cómo reescribir
las secuencias de esos codones para que tengan dos funciones asombrosas. La
primera es que son capaces de fabricar aminoácidos nuevos, artificiales e
inexistentes hasta ahora en la naturaleza. La segunda es que los cambios
ejecutados en el genoma de los microbios actúan como un “cortafuegos” contra un
la mayoría de virus bacterianos —fagos—, pues inhabilita el funcionamiento de
varios codones que los virus necesitan para secuestrar la maquinaria celular y
ponerse a hacer copias de sí mismos, aniquilando a su huésped. Es el mismo
proceso que usa el coronavirus para infectar a las personas: hacerlas enfermar
e incluso provocarles la muerte.
El
potencial de este hallazgo para crear nuevos fármacos y biomateriales es
notable, como destacan los autores del trabajo. La E. coli es una auténtica
factoría biológica de la que dependemos los humanos para fabricar fármacos y
fermentar alimentos. Variantes modificadas de estos y otros microbios se usan
en la producción de más de 600 fármacos, incluidos la insulina que se pinchan
los diabéticos y los fármacos anticoagulantes que impiden que haya trombos.
Entre muchas otras variantes de diseño, hay una E. coli esencial para fabricar
las nuevas vacunas de ARN mensajero contra el nuevo coronavirus. Una invasión
de fagos (virus que atacan a bacterias) en una fábrica que usa E. coli puede
suponer la pérdida de millones de euros.
Los
científicos británicos ya habían demostrado hace un par de años cómo crear un
microbio cuyo genoma es totalmente artificial. También que su técnica para
reescribir genomas y ampliarlos al gusto funciona en células de animales, y que
incluso permite crear organismos con genomas artificiales, incluyendo moscas y
gusanos.
Ahora han
usado una técnica para introducir cambios a gran escala en la secuencia
genética de las bacterias. El sistema usa la técnica de edición genética
CRISPR-Cas9 como unas tijeras para cortar grandes fragmentos del genoma
original. Luego, los sustituye por otras secuencias artificiales diseñadas
previamente en un ordenador. Los resultados son sorprendentes: los científicos
rocían a un grupo de bacterias artificiales con un cóctel de virus que
aniquilaría a cualquier E. coli natural. Las bacterias artificiales resisten
como si nada y además crecen más rápido. El trabajo muestra un hecho
inquietante: los científicos no han ampliado el genoma original del microbio,
sino que lo han hecho más corto, es decir, han mejorado el código genético
original de un ser vivo que era producto de millones de años de evolución
natural.
Juli
Peretó, experto en biología sintética de la Universidad de Valencia, destaca
que los cambios efectuados “convierten la célula en un lugar incomprensible
para un visitante externo, como un virus”. “El patógeno se encontrará en una
célula con un código genético alterado y, por tanto, será incapaz de expresarse
y producir sus propias proteínas”. “Poco a poco vamos superando en biología
sintética la fase de plagio de genomas, representada por los genomas
artificiales del Instituto Venter, que resintetizan, simplifican o reordenan
genomas naturales, y empezamos a tener genomas que contienen instrucciones totalmente
nuevas”, añade.
Incluir un
número alto de nuevos aminoácidos al catálogo existente permitirá “innumerables
aplicaciones”, opinan Delilah Jewel y Abhishek Chatterjee, químicos del Boston
College (EE UU) en un comentario al artículo publicado hoy. Esto incluye
“biopolímeros” que no existen en la naturaleza que “pueden tener profundas
implicaciones en muchas disciplinas, incluidas la medicina y la ciencia de
materiales”, señalan.
Fuente: El
País.com