Hacia la ferreter¨ªa para c¨¦lulas

Un equipo de 12 estudiantes, tres doctores y cuatro profesores de dos universidades trabaja estos d¨ªas a contrarreloj en Valencia para preparar su participaci¨®n en el concurso iGEM 2006, organizado por el prestigioso Instituto Tecnol¨®gico de Massachusetts, el MIT. La competici¨®n, a la que concurren 40 grupos, gira en torno a la biolog¨ªa sint¨¦tica, una rama de la ciencia tan nueva que carece de una definici¨®n consolidada.

Una de las posibles definiciones la describe como un campo de investigaci¨®n que combina los m¨¦todos de la ingenier¨ªa y de la biolog¨ªa para introducir nuevos circuitos biol¨®gicos, compuestos por prote¨ªnas y ¨¢cidos nucleicos, en c¨¦lulas, mediante un proceso de estandarizaci¨®n an¨¢logo al utilizado en la electr¨®nica. Toscamente, podr¨ªa decirse que pretende programar microorganismos, especialmente bacterias, para que cumplan tareas que no realizar¨ªan de modo natural. Y hacer esa programaci¨®n de tal forma (ordenada, sistem¨¢tica y con car¨¢cter predictivo) que cada nuevo circuito (cada parte o bioladrillo, en su terminolog¨ªa), quede fijado definitivamente en un registro. De modo que, en el futuro, cualquiera pueda reaprovecharlo con la misma tranquilidad con la que hoy se acude a una ferreter¨ªa y se pide un tornillo del seis.

Los cr¨ªticos sostienen que la comparaci¨®n con la electr¨®nica no es v¨¢lida

La sistematizaci¨®n, la creaci¨®n de un registro y la producci¨®n en cadena son claves

Algunas de las aplicaciones futuras que se atribuyen a la biolog¨ªa sint¨¦tica parecen ciencia ficci¨®n. Y sus defensores dibujan un ¨¢rea de aplicaciones pr¨¢cticamente ilimitada: la fabricaci¨®n de medicamentos a gran escala, la producci¨®n de energ¨ªa limpia (como el hidr¨®geno) y la detecci¨®n de explosivos o de agentes t¨®xicos en lugares de dif¨ªcil acceso (bajo tierra o dentro del cuerpo humano), por poner tres ejemplos.

La disciplina es muy joven y recibe importantes cr¨ªticas. Una de ellas se?ala que la idea puede ser interesante, pero que el contexto biol¨®gico es muy complejo, y que la comparaci¨®n con la electr¨®nica no es v¨¢lida porque las mol¨¦culas no se comportan como componentes electr¨®nicos.

Quiz¨¢ por ello los cuatro profesores de las universidades de Valencia y Polit¨¦cnica de Valencia -Pedro Fern¨¢ndez de C¨®rdoba, Jes¨²s Salgado, Albert Ferrando y Javier Urchuegu¨ªa- se expresan con cautela, utilizan constantemente la locuci¨®n "en principio" y repiten una frase: "La biolog¨ªa sint¨¦tica no ha inventado nada", ya que se ha dedicado a recoger los frutos de los trabajos realizados en las ¨²ltimas d¨¦cadas en los terrenos de la ingenier¨ªa gen¨¦tica, la ingenier¨ªa molecular y la biolog¨ªa de sistemas. Y todav¨ªa m¨¢s: "La biolog¨ªa sint¨¦tica, tal y como est¨¢ concebida hoy, no pretende crear c¨¦lulas. Una c¨¦lula consta de miles de funciones programadas por su propio genoma, y no es realista pensar en hacer eso ahora".

La cuesti¨®n, por un lado, reside en programar microorganismos, principalmente bacterias y levaduras, mediante la introducci¨®n en ellas de mol¨¦culas de ADN. Un trabajo que en parte ya se realiza a diario en laboratorios de investigaci¨®n biol¨®gica y en empresas de biomedicina y biotecnolog¨ªa. En este caso se trata de utilizar las partes o ladrillos para crear circuitos. Algunos, como los promotores, tienen encomendada la tarea de poner en marcha la expresi¨®n de otros genes ante unas condiciones determinadas; otros, llamados reporters, deben en teor¨ªa emitir una se?al (como la fluorescencia) si el circuito funciona, y hacerlo con una gradaci¨®n que permita cuantificar (por ejemplo, la proporci¨®n de cafe¨ªna en un medio l¨ªquido).

La gran novedad proviene de un cambio de perspectiva y de la interiorizaci¨®n de un concepto: la estandarizaci¨®n, a trav¨¦s del registro de cada parte o ladrillo con caracter¨ªsticas y funciones definidas. El cambio de perspectiva consiste en mirar el asunto desde los ojos de un ingeniero. Para fabricar un avi¨®n, se?alan, no es necesario que los constructores conozcan desde la ra¨ªz el funcionamiento de todos los componentes. Les basta con saber d¨®nde va y para qu¨¦ sirve cada una de las piezas. Del mismo modo, los bi¨®logos sint¨¦ticos no tratan de averiguar el mecanismo exacto que rige un proceso molecular. Se esfuerzan, en cambio, por conseguir que el circuito biol¨®gico funcione, y en comprobar que ese ¨¦xito sea trasladable a otros contextos celulares. Volviendo al s¨ªmil de la electr¨®nica: "Una parte de un circuito (una resistencia o un condensador), puede utilizarse indistintamente para fabricar un televisor, una radio o un

[sistema de control de veh¨ªculos] ABS".

La voluntad de sistematizaci¨®n, de creaci¨®n de un gran registro de partes y de producci¨®n en cadena -que hace entrever un mareante potencial comercial- los distingue de los bi¨®logos convencionales, m¨¢s emp¨ªricos.

En la nueva disciplina es fundamental el m¨¦todo, para el que resulta muy importante la modelizaci¨®n matem¨¢tica por ordenador. El m¨¦todo est¨¢ definido por el enfoque multidisciplinar de la biolog¨ªa sint¨¦tica, que encarnan perfectamente los profesores del grupo valenciano, el ¨²nico espa?ol que competir¨¢ en iGEM contra los equipos de las universidades de Princeton, Harvard, Caltech, Berkeley, Cambridge, el Imperial College de Londres y el ETH de Zurich, entre otros, adem¨¢s del propio MIT.

El concurso, donde los protagonistas son los estudiantes, naci¨® en 2004 y entonces compitieron s¨®lo cinco grupos, los de los gigantes universitarios de EE UU. Los resultados de algunos equipos se han publicado en la revista Nature.

Alrededor de una mesa de la sala de juntas de la Escuela de Ingenieros Industriales de Valencia se sientan los profesores Fern¨¢ndez de C¨®rdoba (doctor en f¨ªsica y en matem¨¢ticas), Salgado (bioqu¨ªmico, doctor en qu¨ªmica), Ferrando (doctor en f¨ªsica y especialista en fot¨®nica) y Urchuegu¨ªa (doctor en f¨ªsica y especialista en energ¨ªa). Son los coordinadores del grupo junto al profesor Alfonso Jaramillo, de la ?cole Polytechnique de Par¨ªs.

El valor de iGEM no proviene de producir grandes descubrimientos, aseguran, sino de fomentar que los estudiantes de ¨²ltimo a?o desarrollen su carrera en biolog¨ªa sint¨¦tica, un campo tan nuevo que todav¨ªa no dispone de suficiente masa cr¨ªtica. El equipo de Valencia empez¨® a trabajar en febrero, pero acaba de empezar a definir su proyecto, que deber¨¢ estar listo en septiembre. Los primeros meses los dedicaron a aprender. "Hacen falta matem¨¢ticas, a las que los bi¨®logos no est¨¢n tan acostumbrados, pero los f¨ªsicos s¨ª. Y hace falta algo de experiencia en un laboratorio biol¨®gico, algo que los f¨ªsicos no conocen". Siendo realistas, el objetivo no es ganar el concurso. Ni siquiera es b¨¢sico que el proyecto funcione en la pr¨¢ctica. Lo importante es "cubrir el mayor n¨²mero de etapas posibles: dise?ar el proyecto, modelizarlo, simularlo e implementarlo. Y luego, a ser posible, que funcione", explican.

Con el tiempo del que disponen, no van a tratar de generar sus propios ladrillos, sino de crear un circuito usando algunas de las partes ya contrastadas que el propio MIT proporciona a los que participan. No hay que olvidar, recuerdan, que uno de los objetivos de la biolog¨ªa sint¨¦tica es "aprovechar el conocimiento que ya existe para buscar una estandarizaci¨®n que permita un desarrollo distinto".

Uno de los proyectos por los que se inclina el equipo consiste en la "implementaci¨®n de un circuito molecular o gen¨¦tico en una bacteria para que ¨¦sta detecte una sustancia qu¨ªmica predeterminada. Y que ello implique la s¨ªntesis de una prote¨ªna reporter fluorescente, medible con suficiente sensibilidad".