Las células sintéticas son el futuro de la biotecnológica
La biología y la biotecnología avanzan a un ritmo tan frenético, que el ser humano está siendo capaz de crear vida. Y sí, estás leyendo bien. Algunas novelas de ciencia ficción como por ejemplo “Frankenstein” de Mary Shelley ya vaticinaron desde una perspectiva fantástica lo que estaba por venir.
Si bien nuestro conocimiento sobre la biología va en aumento, todavía no es posible crear desde cero un organismo pluricelular funcional. Todos estos avances de momento están limitados al mundo microscópico. Algunos de ellos vienen de la mano de investigadores liderados por Stephen Mann. Su grupo ha sido capaz de crear células sintéticas a partir de componentes celulares de bacterias.
¡Está viva, viva!
Para ello, estos investigadores crearon un ingenioso sistema mediante el cual utilizando microgotas de un homopolímero de dialildimetilamonio se genera una matriz a la que se adhieren bacterias procedentes de un cultivo de Escherichia coli. Una vez agregadas en esta matriz, simplemente procedieron al tratamiento con lisozima, de forma que se rompen las células, liberando el contenido citoplasmático, y formando una única membrana celular alrededor del mismo. Al someter a la protocélula en formación a condiciones hipotónicas, se forman vacuolas en su interior.
Las protocélulas fueron tratadas con DNasa y cloruro magnésico para convertir el ADN plasmídico en fragmentos lineales. Para provocar su nucleación, los investigadores añadieron CM-dextrano, cuya difusión a través de la membrana provocó la compartimentación de la mayor parte del ADN liberado por las bacterias.
A modo de mitocondrias, los investigadores implantaron célula de E. coli en el citoplasma de la protocélula. De este modo, volvieron a la célula metabólicamente activa. Además, la adición de G-actina resultó en la formación de un citoesqueleto que ocupó el proto-citoplasma rápidamente. Dos días posteriores a la adición de la actina, la protocélula adquirió una morfología ameboide.
Todo este procedimiento fue monitorizado mediante microscopía confocal de fluorescencia.
La creación de una célula sintética más simple demuestra el alcance de la evolución
Existen otras aplicaciones de la biología sintética relacionadas por ejemplo con la investigación en lo referente a la evolución. El grupo liderado por J.T.Lennon publicó el mes pasado un artículo bastante relevante en la prestigiosa revista nature sobre la evolución de una célula con un contenido mínimo de genes esenciales para la supervivencia. Para ello, se utilizó la bacteria Mycoplasma mycoides modificada con un genoma sintético en el que se ha realizado una reducción en el cromosoma bacteriano de 901 a 493 genes.
Esta estirpe bacteriana presenta el genoma más pequeño que cualquier otro organismo que pueda cultivar en el laboratorio. De hecho, cabría pensar que una mutación en cualquiera de estos 493 genes podría ser fatal y provocar la muerte de la bacteria en cuestión.
Para evaluar la capacidad evolutiva, se evaluó la Fitness tras 2000 generaciones tanto en la estirpe no modificada como en la estirpe mínima. Este parámetro se determinó mediante la estimación de la ratio de crecimiento máximo cada 65-130 generaciones. Se pudo comprobar que la reducción del genoma al mínimo provocaba una reducción del crecimiento en un 57%. Del mismo modo, también se determinó la Fitness relativa mediante la competición del cultivo inicial con la generación 2000 tanto para la estirpe mínima como para la no modificada. Si bien para la generación inicial la Fitness decreció hasta en un 57% en la estirpe mínima en comparación con la no modificada, sí que se pudo comprobar que en la generación 2000, la estirpe mínima se adaptó mucho más rápido que la no modificada, reganando Fitness a una mayor velocidad.
Sí que se pudo comprobar que la reducción de genoma también resultó en una reducción del tamaño celular, y en el proceso adaptativo, el incremento de tamaño fue muy inferior en la estirpe mínima en comparación con la estirpe no modificada.
Las células sintéticas cambiarán la forma de entender la ciencia
Estos datos son de una tremenda importancia. Entre otras cosas, demuestran que incluso el organismo más simple desde un punto de vista genético está sujeto a las leyes que rigen la evolución. Como ya te he comentado anteriormente, lo que cabría esperar es que la capacidad de adaptación de este organismo se viese comprometida al reducir su genoma únicamente a los genes esenciales.
En general, ambos descubrimientos nos llevan a una mayor comprensión del origen y la evolución de la vida en el planeta. Del mismo modo, también abren las puertas a la creación de células artificiales, lo que podría resultar de gran utilidad en ingeniería tisular.
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