El primer genoma de una bacteria creado con ordenador

Es un paso para desarrollar moléculas complejas farmacéuticamente activas, vitaminas y vacunas

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ETH Zurich / Jonathan Venetz

La Caulobacter crescentus es una bacteria que se encuentra en manantiales, ríos y lagos de todo el mundo. No causa ninguna enfermedad y es un organismo modelo utilizado comúnmente en los laboratorios de investigación para estudiar la vida de las bacterias. El genoma de esta bacteria contiene 4.000 genes, pero anteriormente, los científicos habían demostrado que solo alrededor de 680 de ellos son cruciales para la supervivencia en el laboratorio. Todas estas cualidades la convertían en un modelo interesante para replicarla de forma artificial, pero ¿cómo hacerlo?

Todas las secuencias genómicas de organismos conocidos se almacenan en una base de datos que pertenece al Centro Nacional de Información Biotecnológica, de los Estados Unidos. Desde hace algunas horas, esta base de datos tiene un miembro nuevo: Caulobacter ethensis-2.0. Se trata del primer genoma de un organismo vivo completamente generado por ordenador y ha sido desarrollado por científicos de ETH Zurich, liderados por Matthias Christen y Beat Christen.

Pese a que el genoma existe, lo que no se ha creado es el organismo correspondiente.

Para llegar a esto, los expertos se propusieron sintetizar químicamente el genoma desde cero, una tarea titánica. Cuando Craig Venter produjo un genoma sintético, le tomó 10 años y el precio del proyecto alcanzó los 40 millones de dólares. Por lo tanto, había que hacer algo más sencillo.

Para sintetizar los segmentos del genoma de la manera más simple posible, y luego juntar todos los segmentos de la manera más racional, el equipo de los hermanos Christen simplificó radicalmente la secuencia del genoma sin modificar la información genética, gracias a que la biología tiene elementos redundantes para almacenar información genética. Por ejemplo, para muchos componentes de proteínas (aminoácidos), hay dos, cuatro o incluso más posibilidades de escribir su información en el ADN.

El algoritmo desarrollado por los autores del estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, utiliza de modo eficaz esta redundancia del código genético. Gracias a ello, los expertos calcularon la secuencia de ADN ideal para la síntesis y construcción del genoma, es decir, evitaron las redundancias siempre que fue posible.

"Aunque la versión actual del genoma aún no es perfecta – explica Matthias Christen en un comunicado –, nuestro trabajo muestra que los sistemas biológicos se construyen de una manera tan simple que en el futuro podremos elaborar las especificaciones de diseño en un ordenador y luego construirlos. Lo que a Venter le llevó diez años a nosotros nos tomó uno y por una fracción del coste: menos de €110.000”.

“Creemos que pronto será posible producir células bacterianas funcionales con ese genoma – agrega Beat Christen –. Un desarrollo como este tendría un gran potencial. Entre las posibles aplicaciones futuras están los microorganismos sintéticos que podrían utilizarse en biotecnología para la producción de moléculas complejas farmacéuticamente activas o vitaminas. Y esta tecnología puede emplearse universalmente para todos los microorganismos. Otra posibilidad sería la producción de vacunas de ADN”.

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