La vida artificial, cinco pasos m¨¢s cerca

Las cifras apabullan. Cinco cromosomas de levadura sint¨¦ticos, 200 cient¨ªficos de diez universidades y la promesa realista de construir, en solo unos a?os, una c¨¦lula humana con un genoma enteramente dise?ado en un ordenador. Contra lo que suele decirse, sin embargo, las cifras no lo dicen todo, ni explican nada sobre el fondo de la cuesti¨®n: el por qu¨¦, el para qu¨¦ y el c¨®mo. Ese es el objetivo de este art¨ªculo lleno de palabras.

El por qu¨¦ ya lo enunci¨® el gran f¨ªsico Richard Feynman, aunque en un contexto muy distinto: si no puedo crearlo, es que no lo entiendo. De las varias ¨¦lites de la ciencia, una de las m¨¢s importantes est¨¢ empe?ada en la biolog¨ªa sint¨¦tica: en construir seres vivos para entenderlos por completo. Y tambi¨¦n para utilizarlos para poderosas e innovadoras aplicaciones tecnol¨®gicas: nuevos antibi¨®ticos y f¨¢rmacos, biocombustibles m¨¢s sostenibles, terapias g¨¦nicas no ya de un gen defectuoso, sino de un completo circuito gen¨¦tico inconveniente para la salud.

El pionero privado del genoma humano, Craig Venter, lo fue tambi¨¦n del campo emergente de la biolog¨ªa sint¨¦tica, al crear en 2010 la primera c¨¦lula artificial, una bacteria llamada Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 cuyos 473 genes hab¨ªan salido por entero de ¡°cuatro botes de productos qu¨ªmicos del laboratorio¡±, como dijo el cient¨ªfico con intrepidez caracter¨ªstica. Las bacterias son c¨¦lulas, en efecto, pero de una complejidad mucho menor que las nuestras. El genoma humano tiene unos 20.000 genes, o 40 veces m¨¢s que el micoplasma. Nuestras c¨¦lulas son eucariotas, formadas formadas por la asociaci¨®n de varias bacterias y evolucionadas a partir de ah¨ª durante 2.000 millones de a?os, la mitad de la historia de la vida en la Tierra

La levadura Saccharomyces cerevisiae constituye seguramente la biotecnolog¨ªa m¨¢s antigua de la historia, utilizada desde hace milenios para fabricar el pan y la cerveza, y desde hace unas d¨¦cadas para producir medicamentos y biocombustibles

Cuando un cient¨ªfico quiere estudiar la biolog¨ªa humana, nunca empieza por investigar las c¨¦lulas humanas ¨Ceso es lento, inconveniente e ineficaz¡ª, sino las c¨¦lulas eucariotas m¨¢s simples y pr¨¢cticas, que son las levaduras. La levadura Saccharomyces cerevisiae constituye seguramente la biotecnolog¨ªa m¨¢s antigua de la historia, utilizada desde hace milenios para fabricar el pan y la cerveza, y desde hace unas d¨¦cadas para producir medicamentos y biocombustibles. Fue el primer eucariota del que se secuenci¨® el genoma, y pronto ser¨¢ el primero en exhibir un genoma enteramente sint¨¦tico.

Un consorcio internacional dirigido por Jef Boeke, de la facultad de medicina de la Universidad de Nueva York, Srinivasan Chandrasegaran, de la Universidad de Stanford, y Joel Bader, de la Johns Hopkins, y en el que colaboran cient¨ªficos chinos, brit¨¢nicos y franceses, presenta en siete art¨ªculos t¨¦cnicos de la revista Science la proeza de haber sintetizado (a partir de cuatro botes, como dir¨ªa Venter) cinco cromosomas de la levadura. Junto al primero, que se present¨® en 2014, ya hacen 6 de los 16 cromosomas de ese organismo eucariota, o un tercio de su genoma. El resto, seg¨²n calculan, estar¨¢ listo antes de que acabe el a?o.

Reuni¨®n en Nueva York

Las tecnolog¨ªas desarrolladas en este trabajo de la levadura constituyen el fundamento del proyecto GP-write, que tiene por objetivo sintetizar el juego completo de los 23 cromosomas humanos (y de otros organismos, incluidas las plantas de mayor inter¨¦s industrial) en los pr¨®ximos diez a?os. Los cient¨ªficos del GP-write se reunir¨¢n en Nueva York el 9 de mayo para poner al d¨ªa sus avances y organizar su estrategia.

Los cromosomas sint¨¦ticos conducen la funci¨®n normal de la levadura como si fuera los originales. Desde luego, esto por s¨ª solo no ser¨ªa un gran paso, salvo tal vez para la filosof¨ªa. Pero el proyecto Sc2.0 va mucho, mucho m¨¢s all¨¢. Si los creacionistas no hubieran secuestrado el t¨¦rmino ¡°dise?o inteligente¡±, esa ser¨ªa una buena descripci¨®n de lo que ha logrado el consorcio. Porque los cromosomas sint¨¦ticos no son como los dise?ados por la madre naturaleza. Son mucho mejores.

Los cromosomas naturales ¨Ctambi¨¦n los nuestros¡ª est¨¢n plagados de ADN repetitivo que es consecuencia de su din¨¢mica evolutiva, pero que en general no sirve de gran cosa. Los cient¨ªficos lo han eliminado de sus versiones sint¨¦ticas. Los genes naturales de los eucariotas est¨¢n, de forma parad¨®jica, interrumpidos por unos textos sin sentido (llamados intrones) que una compleja maquinaria celular tiene que ocuparse de eliminar antes de poder leer el texto. Tambi¨¦n estos intrones se han eliminado en el laboratorio, con pocas excepciones que se han revelado vitales.

Otra innovaci¨®n que no se le ha ocurrido a la naturaleza se refiere a la l¨®gica m¨¢s profunda del c¨®digo gen¨¦tico (el?diccionario que traduce los genes a prote¨ªnas, las nanom¨¢quinas que ejecutan las tareas de la c¨¦lula). Los genes se escriben en palabras de tres letras (codones), donde cada cod¨®n significa un amino¨¢cido. Pero tambi¨¦n hay tres codones (de los 64 posibles) que no significan ning¨²n amino¨¢cido, sino ¡°hasta aqu¨ª la prote¨ªna¡±, o ¡°para de leer¡±.

Los cromosomas sint¨¦ticos no son como los dise?ados por la madre naturaleza. Son mucho mejores

Estos tres codones stop son redundantes: bastar¨ªa con uno para hacer eso. As¨ª que los investigadores han cambiado uno de ellos (tag) por otro que funciona igual (taa). Eso permite reasignar el cod¨®n liberado (tag) a nuevos componentes de las prote¨ªnas que no existen en la naturaleza, lo que abre posibilidades nuevas, como marcar las prote¨ªnas de utilidad con una etiqueta que facilita mucho su purificaci¨®n, o su visualizaci¨®n en la c¨¦lula.

Tambi¨¦n han construido un cromosoma totalmente nuevo (el 17) donde han colocado juntos genes que normalmente est¨¢n dispersos por todo el genoma. Un posible futuro es modularizar por entero el genoma eucariota, poniendo juntos los genes que intervienen en el mismo proceso biol¨®gico. Ello tendr¨¢ aplicaciones para entender las enfermedades humanas, identificar dianas farmacol¨®gicas y crear nuevos medicamentos.

Un paso importante hacia la c¨¦lula humana sint¨¦tica. Y no habr¨¢ que esperar a crearla para abrir un continente industrial y biom¨¦dico.