La primera célula con genoma artificial fue creada por el equipo liderado por John Craig Venter, biólogo y empresario estadounidense, presidente fundador de Celera Genomics, cuyos trabajos contribuyeron a descifrar la secuencia de bases nitrogenadas de nuestro ADN durante sus investigaciones sobre el genoma humano.
La capacidad de producir células sintéticas es esencial para los investigadores dedicados a la producción de ADN sintético pues estas células portan una marca que permite distinguir entre el ADN producido por ellas de aquel producido por células naturales. Si estos métodos pueden generalizarse, el diseño, la sÃntesis, el ensamblaje y el trasplante de cromosomas sintéticos ya no serán una barrera para el progreso de la biologÃa sintética y sus aplicaciones.
Durante 15 años, J. Craig Venter persiguió el sueño de construir un genoma desde cero y utilizarlo para crear vida sintética. Él y su equipo cientÃfico en el Instituto J. Craig Venter (JCVI) en Rockville, Maryland, y San Diego, California, obtuvieron en 2010 los primeros resultados en esta dirección. En una publicación para la revista Science, describen la creación gradual de un cromosoma bacteriano y la transferencia exitosa de este a una bacteria, donde reemplazó al ADN nativo. Con el genoma sintético como base, esa célula microbiana comenzó a replicarse y crear un nuevo conjunto de proteÃnas.
Las bacterias «sintéticas» que se dieron a conocer en ese momento tienen su origen en un proyecto encabezado por Venter y sus colegas de JCVI, Clyde Hutchison III y Hamilton Smith, para determinar las instrucciones mÃnimas necesarias para la vida microbiana y desde allà agregar genes que podrÃan convertir una bacteria en una fábrica que produce compuestos útiles para la humanidad.
La creación
En 1995, un equipo liderado por este trÃo secuenció el cromosoma de 600 000 bases de una bacteria llamada Mycoplasma genitalium, el genoma más pequeño conocido de un organismo de vida libre. El microbio tiene aproximadamente 500 genes, y los investigadores descubrieron que podÃan eliminar 100 genes individuales sin efectos negativos.
En 2007, Venter, Smith, Hutchison y sus colegas finalmente demostraron que podÃan trasplantar cromosomas naturales de una especie microbiana a otra y en el 2008, demostraron que podÃan crear un cromosoma artificial que coincidiera con las secuencias de ADN con «marca de agua» de M. genitalium pero que también les permitiera distinguir el genoma sintético del natural.
Pero la combinación de esos pasos se estancó, en parte porque M. genitalium crece tan lentamente que un experimento puede tardar semanas en completarse. El equipo decidió cambiar los microbios, secuenciando el genoma de 1 millón de bases del M. mycoides de crecimiento más rápido y comenzando a construir una copia sintética de su cromosoma. Al final, mostraron que podÃan extraer el cromosoma natural de M. mycoides, colocarlo en una levadura, modificar el genoma bacteriano y luego transferirlo a M. capricolum, un pariente microbiano cercano.
El siguiente paso fue mostrar que la copia sintética del ADN bacteriano podrÃa manejarse de la misma manera.
La biologÃa sintética tiene como objetivo hacer que la ingenierÃa biológica sea más escalable y predecible, reduciendo el costo y facilitando la traducción de sistemas biológicos sintéticos a aplicaciones prácticas. Los sistemas sintéticos, cada vez más sofisticados y diseñados racionalmente que son capaces de funciones complejas allanan el camino a las aplicaciones de la investigación traslacional, incluidos el diagnóstico de enfermedades y las terapias dirigidas.
Los trabajos de John Craig Venter y su equipo abrieron el camino.
Edición: Lic. Tania izquierdo Pamias y Dra. Mirta Núñez Gudás
Fuente bibliográfica:
– Synthetic Genome Brings New Life to Bacterium. Elizabeth Pennisi. Science | 21 May 2010
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