Conferencia a impartir por David Yafté Díaz Sánchez durante el marco de actividades de la XVII Semana Nacional de Ciencia y Tecnología en el CECyT 15, Milpa Alta, México D.F. el día 26 de octubre de 2010.
.
¿Será que por fin el ser humano puede crear vida diseñada a su antojo? Bueno, no. Pero casi… o muy pronto.
.
Introducción: El pasado 20 de mayo, en la influyente revista de divulgación Science, se dio a conocer una noticia que ha causado demostraciones tanto de júbilo como de completa consternación: la creación de una célula bacteriana controlada por un genoma sintético. ¿Cuáles son los antecedentes de esta investigación y sus posibles consecuencias?
.
El término biología sintética surgió en los años 80 para referirse a la tecnología requerida para la producción de las primeras bacterias modificadas genéticamente que poseían uno o pocos genes ajenos a su patrimonio genético original; sin embargo, hoy por hoy el término tiene una connotación mucho más amplia, ya que se refiere a la ciencia y a las técnicas utilizadas para diseñar y construir bloques de genes que confieran a los organismos características y funciones nuevas, que no existen en la naturaleza.
.
Dicho lo anterior, la biología sintética es un tema que genera acalorados debates: así, algunos opinarán que estamos frente al nuevo Frankenstein y que los científicos están jugando a ser Dios; para otros será el fin del vitalismo, posición filosófica que sostiene que la vida no se crea, se transmite, y, por lo tanto, asegura que el principio vital de algún modo es independiente de la estructura de la célula.
.
Uno de los puntos de vista más controversiales que sostienen los científicos involucrados en la biología sintética es que aseguran tener un acercamiento experimental para resolver el dilema más importante de la biología: entender los principios fundamentales del fenómeno al que llamamos vida. Su propuesta es que si queremos saber qué es la vida, la tenemos que sintetizar en el laboratorio, bajo condiciones experimentales estrictas. Esto reduciría a la vida a “solamente” un conjunto de reacciones fisicoquímicas de enorme complejidad. El primer paso firme ya se ha dado. Y de hecho se hace público en muchas revistas de divulgación de todo el mundo.
.
Materiales y métodos: Un equipo de 24 científicos del Instituto J. Craig Venter, encabezados por el propio J. Craig Venter, reprogramó una célula de la bacteria Mycoplasma capricolum, introduciéndole el genoma completo de otra especie, Mycoplasma mycoides, y logró que viviera y se reprodujera establemente. Desde un inicio, hace más de cinco años, a este grupo de científicos le quedó perfectamente claro que había que resolver dos problemas clave que, además, podían solucionarse independientemente uno del otro.
.
El primero era establecer cómo se podría trasplantar un genoma a una célula huésped y lograr que éste sustituyera al original y así “tomara” el control de las funciones celulares. En 2007, Venter y colaboradores publicaron en Science un artículo intitulado: “Trasplantes de genomas en bacterias: cambiando una especie en otra”, en el cual daban cuenta de cómo resolvieron el primer problema.
.
El segundo problema se centraba en cómo sintetizar químicamente un genoma. Contra todos los pronósticos, esta meta se resolvieron rápidamente: Meses después, en la misma revista salió publicado otro artículo de dichos autores, cuyo título era “Síntesis química completa, ensamblaje y clonación del genoma de Mycoplasma genitalium”, con el que anunciaban que habían resuelto el segundo problema. Es decir, en 2008 ya tenían establecida una metodología para crear, por vez primera en la historia, un célula sintética viva. Y los autores se jactaban de haber obtenido vida de 4 frascos: A, T, G, C.
.
Para asegurar el éxito de estos experimentos, Venter y sus compañeros decidieron que en un inicio era más prudente imitar a la naturaleza, así es que se impusieron la tarea de diseñar un genoma muy parecido al de Mycoplasma mycoides, pero incluyendo en él ciertas diferencias genéticas a las cuales llamaron, como si fueran papel moneda, marcas de agua, con el único propósito de hacer que el genoma artificial fuera fácilmente distinguible del nativo, y descartar cualquier tipo de contaminación.
.
Venter y su equipo contrataron a una compañía especializada en fabricar ADN ( Synthetic Genomics). Le dio un archivo con la “receta” completa del genoma de Mycoplasma mycoides (un millón de pares de bases, “pb”) y recibieron a cambio mil fragmentos de unos mil pb de longitud. Luego fueron ensamblando los fragmentos para formar tramos de 10 mil pb, luego 100 mil, y finalmente el genoma completo (1.08 –mega-pb), que usaron para transformar a una especie en otra.
.
Es muy importante subrayar que este primer ensamblaje se hizo, aunque parezca una locura, dentro de la levadura de la cerveza (Saccharomyces cerevisiae). Esto se debe a que se han desarrollado manipulaciones genéticas que permiten “pegar” pedacitos de ADN en un orden preestablecido, de una manera ágil y barata, dentro de este microorganismo.
.
Gibson y Venter tenían bien claro que si querían trasplantar exitosamente su genoma artificial ante todo debían evadir el sistema de defensa de la célula huésped, pues las bacterias poseen enzimas, conocidas como enzimas de restricción, que destruyen cualquier ADN que provenga de fuera. Este mecanismo, obviamente no surgió para hacerles la vida difícil a los investigadores, sino para destruir el material genético de los virus que las infectan. Las bacterias han desarrollado, al mismo tiempo, enzimas que modifican su propio ADN (metilasas), a fin de evitar que las enzimas de defensa confundan lo propio con lo ajeno y lo destruyan. Por ello, estos investigadores purificaron las enzimas de protección de ADN de Mycoplasma capricolum, y las usaron para proteger su genoma artificial.
.
Para poder lograr el trasplante, se incubó el ADN protegido del genoma sintético con las células de Mycoplasma capricolum, en presencia de un sustancia (polietilenglicol) que promueve la entrada del ADN a las células. Por un mecanismo que todavía no se entiende a cabalidad, las células que reciben el genoma sintético eliminan el propio.
.
Otro reto importante al que tuvieron que enfrentarse estos investigadores fue el de buscar una manera eficiente de reconocer a las pocas células en las cuales ocurrió el trasplante, distinguiéndolas de aquellas células huésped que permanecieron sin cambio. Con este fin, mañosamente introdujeron en el genoma sintético, además de las marcas de agua, dos propiedades que están ausentes en el genoma de las células huésped: un gen que confiere resistencia al antibiótico Tetraciclina y otro gen que provoca que las células se vuelvan azules en presencia de un reactivo químico especial. Comprobaron así que las células en las que ocurrió el trasplante se volvieron azules en presencia de este reactivo y crecieron en medio de cultivo con Tetraciclina.
.
Las células con el genoma sintético fabricaron poco a poco nuevos componentes celulares, siguiendo las instrucciones presentes en el nuevo genoma, hasta sustituir por completo todos los componentes de la célula original, como posteriormente demostró el equipo de Gibson y Venter. Hasta ese momento, se obtuvo, por fin, una célula cuya estructura y fisiología depende exclusivamente del genoma artificial.
.
Análisis de resultados: Muchos investigadores están convencidos que ésta es una nueva oportunidad para construir, de manera fácil y económicamente rentable, bacterias que fabriquen, por ejemplo, medicamentos novedosos o biocombustibles; también existen otros para los que estas innovadoras tecnologías hacen factible producir organismos que sirvan de biosensores para vigilar el medio ambiente o mejor aún, para estudiar las bases de la vida misma. Pero también hay muchos científicos que temen que esta tecnología recién nacida constituya el camino para crear inauditas y más potentes armas biológicas. Otros temen que no podamos evaluar todavía las consecuencias ecológicas del “escape” al medio ambiente de alguno de los futuros organismos artificiales. Ante la noticia, el Vaticano expresó que la nueva tecnología puede ser un desarrollo positivo si se usa correctamente, no sin dejar clara su firme creencia en que sólo Dios es capaz de crear la vida. Bajo este abanico de opiniones y de confusas perspectivas, Estados Unidos y los países que conforman la Unión Europea (ojalá México no se quede atrás) están organizando foros de bioética que sopesen la situación, analicen las consecuencias de esta nueva ciencia y establezcan códigos de ética, evidentemente muy necesarios.
.
Para concluir: Me gustaría recalcar que las tecnologías no son buenas ni malas, todo depende de cómo se usen. Por ejemplo, la pólvora puede usarse en los festivos fuegos artificiales o en una bomba. La morfina puede usarse como un analgésico maravilloso o como una droga terriblemente adictiva. La energía atómica se puede usar para borrar de un solo golpe a una ciudad entera, o proveerla de toda la energía eléctrica que necesita. Así es que informar y reflexionar cuidadosamente sobre las nuevas tecnologías es esencial para promover su uso adecuado.
