Ampliando el lenguaje de Dios

¡°Estamos aprendiendo el lenguaje con el que Dios cre¨® la vida¡±, dijo Bill Clinton al presentar el primer borrador del genoma humano en el a?o 2000. De ser as¨ª, los cient¨ªficos acaban de ampliar el lenguaje de Dios. El c¨®digo gen¨¦tico natural est¨¢ compuesto de solo dos pares de bases (el par A-T y el par G-C). Floyd Romesberg y sus colegas del Instituto Scripps en La Jolla, en California, han a?adido ahora el par artificial d5SICSTP-dNaMPT. Ese tercer par de bases (o de letras) puede replicarse e incorporarse en el ADN de una bacteria sin ser reconocido como una anomal¨ªa, lo que demuestra que un organismo puede propagar establemente un alfabeto gen¨¦tico expandido, con tres pares de bases en lugar de los dos naturales.

La creaci¨®n de vida artificial se acerca as¨ª un paso m¨¢s, despu¨¦s de la creaci¨®n de los genomas completos de una bacteria y de un cromosoma de la levadura, en ambos casos a partir de productos qu¨ªmicos de bote. Pero el nuevo avance plantea cuestiones in¨¦ditas, y no solo para los ingenieros. Por ejemplo, como el alfabeto ampliado permite construir genes y prote¨ªnas con componentes nunca vistos en la naturaleza, ?se pueden patentar seres vivos con estas letras artificiales?

A estas alturas del siglo XXI sigue sin estar claro que haya leyes universales de la biolog¨ªa, pero si alguna puede aspirar a ese t¨ªtulo es la naturaleza de la informaci¨®n gen¨¦tica. Desde la m¨¢s humilde bacteria hasta el lector de este art¨ªculo, todos los seres vivos del planeta Tierra utilizan para ese prop¨®sito la doble h¨¦lice del ADN y un c¨®digo gen¨¦tico de cuatro ¡®letras¡¯ (a, g, t, c), las cuatro bases o nucle¨®tidos con que se escribe todo texto biol¨®gico, o ¡°el lenguaje de Dios¡±, en la peculiar nomenclatura del presidente Clinton.

Ese lenguaje de cuatro letras ha resultado muy servicial a los seres vivos desde hace al menos 3.500 millones de a?os. Pero la raz¨®n, sabemos ahora, no es que sea el ¨²nico posible, porque la bacteria creada por Romesberg y sus colegas parece funcionar igual de bien con seis letras que con las cuatro naturales. Animados por este hecho, los cient¨ªficos ya est¨¢n pensando en a?adir a¨²n m¨¢s bases artificiales al c¨®digo gen¨¦tico de sus criaturas. Aunque no es eso, desde luego, lo que m¨¢s prisa les corre.

El trabajo de Romesberg, que se presenta en Nature, es una prueba de principio, pero tanto ¨¦l como otros expertos en la emergente disciplina de la biolog¨ªa sint¨¦tica ¨Cel dise?o de organismos a partir de principios b¨¢sicos¡ª lo consideran un gran paso adelante. Creen que facilitar¨¢ mucho los objetivos a corto plazo de esta tecnolog¨ªa, que son la s¨ªntesis de medicamentos, la producci¨®n de biocombustibles, la alimentaci¨®n y la regeneraci¨®n de los entornos da?ados por toda clase de vertidos.

La biolog¨ªa sint¨¦tica pretende crear desde cero sistemas biol¨®gicos ¨Ccomo circuitos gen¨¦ticos, bacterias y c¨¦lulas superiores¡ª que no existen en la naturaleza, y que est¨¢n dise?ados para alg¨²n prop¨®sito pr¨¢ctico concreto. Pese a ser un campo de investigaci¨®n con apenas 10 a?os de historia, ya se ha apuntado algunos logros: bacterias que funcionan como biosensores; otras que sintetizan artemisina (un f¨¢rmaco contra la malaria), y una serie de fagos (virus bacteri¨®fagos, o que infectan a las bacterias) dise?ados para disolver los biofilms que forman los microorganismos.

Entre las perspectivas m¨¢s inmediatas, los bi¨®logos biosint¨¦ticos se plantean facilitar la producci¨®n de m¨¢s f¨¢rmacos ¨Ccuyas rutas sint¨¦ticas son a veces de una complejidad mareante, y de un precio disuasorio¡ª, y tambi¨¦n etanol y otros productos ¨²tiles como combustibles. ¡°La capacidad de construir organismos fotosint¨¦ticos puede llegar incluso a permitirnos utilizar la luz solar como la fuente de energ¨ªa ¨²ltima, y el di¨®xido de carbono (CO2) como la ¨²nica fuente de carbono¡±, dice el bioqu¨ªmico Andy Ellington, de la Universidad de Texas en Austin.

La bacteria parece funcionar igual de bien con seis letras que con las cuatro naturales

Entender el avance de Romesberg y su equipo de La Jolla requiere un somero repaso de los elementos de la biolog¨ªa molecular. La doble h¨¦lice del ADN consiste en dos muelles imbricados entre s¨ª (¡®h¨¦lice¡¯ no es m¨¢s que el nombre matem¨¢tico de un muelle). A lo largo de cada muelle discurre la secuencia de bases (ctaacgttaa¡­), el ¡®texto¡¯ que contiene la informaci¨®n gen¨¦tica. Y lo que mantiene unidos los dos muelles es la afinidad selectiva: ¡®a¡¯ se aparea con ¡®t¡¯, ¡®c¡¯ se aparea con ¡®g¡¯. Este apareamiento espec¨ªfico es la clave de la replicaci¨®n: al separar los dos muelles, cada uno puede reconstruir al otro.

Las nuevas bases artificiales tambi¨¦n se aparean una con otra (d5SICSTP con dNaMPT), y gracias a ello pueden replicarse como sus colegas naturales. Un logro esencial de los bi¨®logos de California ha sido garantizar que la bacteria pueda conseguir del entorno las nuevas bases en su forma simple, para luego incorporarlas a su ADN. Ello ha requerido situar en su membrana un transportador con las suficientes tragaderas, que han tomado de un alga.

Dentro de cada muelle, la informaci¨®n se organiza en grupos de tres letras (tripletes, o codones, como agt o ccc). Cada cod¨®n de un gen significa un amino¨¢cido de una prote¨ªna (las prote¨ªnas son rosarios de 20 tipos de amino¨¢cidos). Con las cuatro bases naturales, se pueden formar 64 (4 elevado a 3) codones distintos. Con las seis bases que resultan al a?adir las dos artificiales, se pueden formar 216 (6 elevado a 3) codones distintos. El nuevo par de letras, por tanto, triplica con creces la capacidad de c¨®digo del ADN.

Los expertos en biolog¨ªa sint¨¦tica lo consideran un gran paso adelante

¡°Es posible que la maquinaria biol¨®gica que han usado Romesberg y sus colegas permita a la bacteria, con el tiempo, adoptar las dos bases artificiales como parte de su propio alfabeto gen¨¦tico¡±, escriben en Nature Ross Thyer y Jared Ellefson, del Centro de Biolog¨ªa Sint¨¦tica y de Sistemas de la Universidad de Texas en Austin. ¡°De ser as¨ª se abrir¨ªa un nuevo panorama en el que la ingenier¨ªa humana podr¨ªa saltar sobre un abismo que previamente hab¨ªa sido insondable para la evoluci¨®n¡±. Habr¨ªa que preguntarse entonces por qu¨¦ la vida se par¨® en cuatro letras y ha seguido as¨ª durante 3.500 millones de a?os.

Thyer y Ellefson tienen claro cu¨¢l ser¨¢ el siguiente paso. El ADN no se traduce a prote¨ªnas directamente: hay un paso intermedio, lla mado transcripci¨®n, que saca una copia de trabajo de uno de los muelles de la doble h¨¦lice y produce una mol¨¦cula muy similar al ADN, pero con solo una hilera de bases: el ARN, que es quien accede a las maquinarias celulares que traducen la secuencia de bases (ggtacctt¡­) a la secuencia de amino¨¢cidos que forma las prote¨ªnas. Los cient¨ªficos de California no han mostrado a¨²n que las dos nuevas bases se puedan transcribir como ARN, y eso es lo pr¨®ximo que tienen que comprobar.

De hecho, el ARN no es solo un intermediario para fabricar prote¨ªnas: tambi¨¦n es capaz de plegarse en sofisticadas estructuras tridimensionales que tienen funciones propias. Por ejemplo, pueden reconocer peque?as mol¨¦culas del entorno celular y activar o desactivar genes en consecuencia (los llamados riboswitches). Tambi¨¦n se asocian a las prote¨ªnas formando complejos esenciales para la vida (las ribonucleoprote¨ªnas).

La incorporaci¨®n de las dos bases artificiales a estas estructuras abrir¨ªa un nuevo campo para los bioingenieros. Y ello mucho antes de empezar a hablar de nuevas prote¨ªnas con in¨¦ditos amino¨¢cidos que resulten ¨²tiles, e incluso patentables. Pero a la larga habr¨¢ que considerar esa posibilidad tambi¨¦n. ¡°Un alfabeto gen¨¦tico expandido conducir¨¢ a un alfabeto de prote¨ªnas expandido¡±, predicen Thyer y Ellefson. Es un tiro largo, pero no muy arriesgado.

El Tribunal Supremo de EE UU sentenci¨® en 2013 que ¡°los productos de la naturaleza¡± no se pueden patentar

En junio del a?o pasado, el Tribunal Supremo de Estados Unidos sent¨® un precedente muy importante al dictaminar, en un caso contra la comercializaci¨®n de un test para el c¨¢ncer de mama por la firma Myriad Genetics, que ¡°los productos de la naturaleza¡± no se pueden patentar. Los jueces se refer¨ªan a la secuencia de los genes que confieren susceptibilidad al c¨¢ncer, que en efecto son productos de la naturaleza, si bien no de los m¨¢s brillantes.

Pero el nuevo ADN con seis letras es cualquier cosa menos un producto de la naturaleza, y tal y como est¨¢ hoy la jurisprudencia, al menos en Estados Unidos, ser¨¢ tan patentable como la f¨®rmula de la viagra, aunque seguramente no tan rentable.