Crear vida artificial para comprender la vida natural.

El término “Biología Sintética”, como actualmente se entiende, se refiere al desarrollo de sistemas biológicos artificiales, es decir, que sigan las leyes de los sistemas vivos (genética, herencia, evolución, etc.), con un fin especializado concreto. Para ello se utilizan dos vías: (i) el uso ectópico de componentes naturales que puedan realizar su función independientemente de su contexto y, (ii) generación de sistemas químicos artificiales que imitan sistemas vivos. El fin último es el de utilizar el método científico (observación, hipótesis y validación) fuera de su contexto natural, lo que nos permitirá ser testigos de comportamientos que, de otro modo, no tendríamos en cuenta y nos pueden indicar lagunas en nuestros conocimientos actuales, además de la creación de nuevas herramientas aplicadas.

Es decir, aplicamos biología artificial para comprender la biología natural. Es la misma filosofía que usaron K. Fukui y R. Hoffmann para descubrir las leyes que gobiernan la simetría orbital de las moléculas (por lo que ganaron el premio Nobel de Química en 1981). La investigación de la síntesis química de la vitamina B12 no solo nos aportó una manera más barata de obtenerla, sino que arrojó luz sobre sus enlaces químicos, algo que no se podía conseguir sólo observando su estructura, había que sacarla de su contexto natural y observarla en un contexto sintético.

En el caso de la Biología Sintética actual se contempla una interacción entre la informática y/o ingeniería y la biología, ya que hay un primer diseño in silico, para luego pasar a la síntesis biológica del sistema y, por último, a las pruebas de laboratorio. En esta interacción multidisciplinar la informática/ingeniería toman de la biología los distintos bloques que combinan para construir herramientas aplicadas. Esto nos lleva a una simplificación y estandarización en módulos de los sistemas biológicos. Y, desde el punto de vista de la biología, este nuevo enfoque nos permite chequear e incrementar nuestros conocimientos de los sistemas vivos.

Pasando a ejemplos concretos podemos hablar, en primer lugar, de la Ingeniería Metabólica cuyo objetivo es alterar el metabolismo de una célula para que produzca una molécula que nos puede resultar útil. En este caso, un punto importante es la integración de la nueva vía en el metabolismo general del microorganismo. Así, en el laboratorio de J. D. Keasling se estudia el desarrollo de un sistema barato de obtención de un precursor de una droga antimalaria mediante la introducción en Saccharomyces cerevisiae de nuevas ramas metabólicas provenientes de Artemisia annua.

También tenemos circuitos sintéticos en los que, mediante la combinación de distintos promotores, reguladores y enzimas tomados como bloques aislados, se puede desarrollar un sistema que emite una señal visible ante la presencia de un inductor en el ambiente. Esto también se puede seguir complicando más e introducir sistemas multicelulares, en los que una célula inicial emite una señal ante la presencia de un compuesto que es captada por una segunda célula, que nos informa no sólo de que esa primera célula ha detectado el compuesto desencadenante sino también de la distancia que las separa. Estos sistemas multicelulares están siendo muy útiles en la investigación de los circuitos de comunicación.

En este contexto también se pueden situar las recientes investigaciones del grupo de C. Venter sobre el genoma mínimo bacteriano y que nos darán información, no sólo sobre cómo pudo evolucionar la vida, sino que ayudará a grupos que diseñan sistemas vivos artificiales a conocer la información básica que deben incluir.

Como parte del auge actual de esta disciplina se pueden encontrar multitud de cursos que desarrollan estas ideas, pero también concursos científicos como el que organiza el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), el “iGEM” (internacional Genetically Engineered Machine) en el que grupos de estudiantes de todo el mundo compiten con novedosas herramientas de Biología Sintética y en el que, el año pasado, concursó un grupo español. Esperemos que otros grupos nacionales se introduzcan con fuerza en este nuevo campo.

Olga Zafra.