Un ¡®c¨®digo de barras¡¯ permitir¨¢ seguir la pista de organismos modificados gen¨¦ticamente

En el a?o 2000, el Proyecto Genoma Humano hizo p¨²blico el primer borrador de la secuenciaci¨®n del genoma humano. Para materializar este hito fue necesaria la colaboraci¨®n de cient¨ªficos repartidos por todo el globo, 3.000 millones de d¨®lares de financiaci¨®n y m¨¢s de una d¨¦cada de trabajo rutinario, que no convencional. Veinte a?os despu¨¦s, leer o escribir ADN son consideradas tareas comunes, relativamente sencillas y con unos costes as...

En el a?o 2000, el Proyecto Genoma Humano hizo p¨²blico el primer borrador de la secuenciaci¨®n del genoma humano. Para materializar este hito fue necesaria la colaboraci¨®n de cient¨ªficos repartidos por todo el globo, 3.000 millones de d¨®lares de financiaci¨®n y m¨¢s de una d¨¦cada de trabajo rutinario, que no convencional. Veinte a?os despu¨¦s, leer o escribir ADN son consideradas tareas comunes, relativamente sencillas y con unos costes asumibles para empresas y grupos de investigaci¨®n. Asimismo, la ingenier¨ªa gen¨¦tica tambi¨¦n se ha normalizado y, hasta cierto punto, la edici¨®n de un microorganismo puede recordar a la programaci¨®n inform¨¢tica hoy d¨ªa.

La manipulaci¨®n gen¨¦tica de alimentos, plantas o microorganismos presenta ventajas y plantea retos a partes iguales. En el Centro Nacional de Biotecnolog¨ªa (CNB-CSIC), el laboratorio que dirige V¨ªctor de Lorenzo ha desarrollado junto a Natalio Krasnogor, de la Universidad de Newcastle, una t¨¦cnica que utiliza c¨®digos de barras para identificar c¨¦lulas y as¨ª rastrear aquellos microorganismos que han sido modificados gen¨¦ticamente. ¡°En realidad nuestro identificador no es una huella digital como tal¡±, indica De Lorenzo. Y prosigue: ¡°Lo que hacemos es insertar en el genoma del microorganismo una secuencia de nucle¨®tidos que no tiene funci¨®n biol¨®gica y que es ¨²nica en la biosfera, de manera que se pueda acceder a trav¨¦s de este identificador a toda la informaci¨®n disponible sobre el organismo. Qu¨¦ se ha modificado, c¨®mo, cu¨¢ndo y la autor¨ªa de quien lo ha hecho¡±.

Si la vida se abre camino¡­ los genes tambi¨¦n

Organismos capaces de degradar compuestos t¨®xicos, destruir pl¨¢sticos o que puedan capturar gases de efecto invernadero son recursos muy valiosos para mitigar los problemas ambientales, pero el atractivo de estos organismos modificados ha aumentado a la par que lo ha hecho la preocupaci¨®n social y la oposici¨®n ante los mismos. De Lorenzo explica: ¡°Lo que se ha intentado hacer durante muchos a?os para mitigar esta preocupaci¨®n ha sido dise?ar en las propias bacterias circuitos programados para que, en caso de que la bacteria se salga del que debe ser su entorno de aplicaci¨®n, se active un sistema de suicidio. Podemos hacer que una bacteria dependa para su supervivencia de un nutriente que solamente se encuentre en el sitio donde se espera que funcione, de manera que si se escapa muere. Y esta es solo una de las muchas v¨ªas que tenemos¡±.

Sin embargo, se ha visto que la propia evoluci¨®n hace que los microorganismos acaben burlando estos m¨¢rgenes y adapt¨¢ndose a nuevos entornos: ¡°Lo que hemos propuesto con CellRepo es hacer de la necesidad virtud, y en lugar de empe?arnos en controlar una bacteria para que no se escape, le ponemos un sello gracias al cual podemos disponer de toda la informaci¨®n sobre esa bacteria en particular. As¨ª, podemos saber qu¨¦ habr¨ªa que hacer en el caso de que no se encuentre donde deber¨ªa: si existe alg¨²n peligro biol¨®gico, si tiene alguna resistencia antibi¨®tica¡­ y, sobre todo, podemos trazar de d¨®nde viene esa bacteria, y podemos establecer la responsabilidad en caso de que algo vaya mal¡±, resume De Lorenzo.

Cuatro ¡°letras¡± para conocer el mundo

Mientras que el equipo de Newcastle se ha encargado de liderar la parte computacional del proyecto, desde el CNB-CSIC se ha desarrollado la t¨¦cnica encargada de insertar el identificador en el genoma de los organismos. Sobre el m¨¦todo, De Lorenzo destaca: ¡°Este c¨®digo de barras se establece en el cromosoma del microorganismo en un lugar en donde no interfiera. Es como un sello, de modo que no influye en el funcionamiento de la bacteria¡±.

De modo que estos c¨®digos de barras no son otra cosa que secuencias de aquellas letras que conforman cualquier tipo de vida (A, C, G, T), desde bacterias y otros microorganismos hasta el propio ser humano. ?C¨®mo pueden, entonces, no interferir en el funcionamiento biol¨®gico del organismo?

Elena Vel¨¢zquez es la investigadora del CNB-CSIC que ha llevado a cabo la t¨¦cnica de ingenier¨ªa gen¨¦tica capaz de introducir los identificadores en seres vivos. Sobre este aspecto, Vel¨¢zquez explica: ¡°Primero el algoritmo de CellRepo se encarga de crear un identificador ¨²nico e independiente. Una vez tenemos esto, nosotros realizamos un BLAST, que es una t¨¦cnica que nos permitir¨¢ buscar secuencias hom¨®logas a este identificador dentro del genoma del organismo. Si existe una homolog¨ªa baja podremos utilizarlo sin problemas, pero si ocurre lo contrario debemos buscar otro identificador con una secuencia diferente, ya que si no estar¨ªamos introduciendo una secuencia ya existente en el genoma con una posible actividad biol¨®gica¡±.

Juan Luis Ramos, investigador de la Estaci¨®n Experimental del Zaid¨ªn, es experto en el uso de la ingenier¨ªa gen¨¦tica de microorganismos para su aplicaci¨®n en fines industriales y medioambientales. Con respecto a la posibilidad de utilizar un repositorio como CellRepo, Ramos comenta: ¡°Aunque el consenso de la comunidad cient¨ªfica es que los peligros de liberar al medio ambiente un organismo modificado no van m¨¢s all¨¢ de los peligros que puedan estar asociados a la naturaleza del microorganismo en s¨ª, la legislaci¨®n actual no permite el uso de estos organismos excepto en condiciones de contenci¨®n f¨ªsica. Por eso, creo que este trabajo muestra un punto de inflexi¨®n important¨ªsimo para el seguimiento de cualquier microorganismo, ya que es totalmente inequ¨ªvoco¡±. El cient¨ªfico conf¨ªa en que en un plazo breve veremos c¨®mo la tecnolog¨ªa del c¨®digo de barras ¡°se instaura en el campo de la microbiolog¨ªa industrial y medioambiental¡±.

No es la primera vez que se utiliza una tecnolog¨ªa as¨ª para identificar seres vivos. En 2014, investigadores de la Universidad de Osaka (Jap¨®n) desarrollaron una marca de agua para trazar plantas transg¨¦nicas. CellRepo abre un nuevo horizonte: aunque el repositorio solo incluye bacterias y levaduras, la intenci¨®n de sus creadores es ampliar este cat¨¢logo incluyendo formas de vida m¨¢s complejas.

Pese a tratarse de una idea que beneficia a investigadores y ofrece tranquilidad a la poblaci¨®n, CellRepo deber¨¢ enfrentarse a grandes retos para asentarse como una opci¨®n factible. Luis Serrano Pubull, director del Centro de Regulaci¨®n Gen¨®mica de Barcelona y experto en biolog¨ªa sint¨¦tica, se?ala que las dificultades de CellRepo residen en su aceptaci¨®n: ¡°El problema es persuadir a los investigadores para que introduzcan el c¨®digo de barras en sus organismos de forma generalizada. Si por ejemplo las revistas cient¨ªficas ponen como requisito para publicar un estudio de este tipo hacer uso de esta tecnolog¨ªa, sin duda tendr¨¢ un gran impacto¡±. El futuro de CellRepo depender¨¢, en parte, de la estandarizaci¨®n del repositorio como un recurso necesario para hacer de la bioingenier¨ªa un ¨¢rea de investigaci¨®n m¨¢s justa y segura.

Contenido realizado dentro del Programa de Ayudas CSIC ¨C Fundaci¨®n BBVA de Comunicaci¨®n Cient¨ªfica, Convocatoria 2021.

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