Rumbo a la vida sintética

Los súper poderes no existen, pero el biotecnólogo John Craig Venter sí parece tener algunos.

El 14 de abril de 2003, se declaró completo el Proyecto Genoma Humano; sin embargo, podría haberse hecho esta declaración desde poco más de dos años antes, cuando Venter con su propia compañía casi se adelantó al Proyecto financiado por el gobierno de los Estados Unidos y en el que participaban diversos laboratorios universitarios.

Venter formaba parte del Proyecto Genoma Humano; pero cuando propuso un método de secuenciación que consideró más rápido y éste no fue aceptado, renunció, fundó la compañía Celera Genomics en 1998 para hacer las cosas a su modo, lo que incluía el patentamiento de genes para poder financiarse.

En una “apretada final”, el Proyecto Genoma Humano, que se había visto presionado por el trabajo de Celera, publicó sus resultados preliminares dos años antes de los previsto, el 15 de febrero en la revista Nature; al día siguiente, Venter y el equipo de Celera publicaron su secuencia de un genoma humano en la revista Science el 16 de febrero de 2001. El logro se registró a nombre tanto de Celera como del Proyecto.

Esa no fue la única vez en que Venter ha sido pionero…

El cromosoma sintético

En 1970, dos años después de haber recibido un tercio del premio Nobel de Fisiología y Medicina por descifrar lo que conocemos como el código genético (es decir, cómo se traduce la información del ADN de un gen en la secuencia de aminoácidos que conforman una proteína), el científico indo estadounidense Har Gobind Khorana logró sintetizar el primer gen artificial.

A partir de entonces, diversos investigadores sintetizaron distintos genes y lograron incorporarlos a células bacterianas para que éstas produjeran sustancias bajo diseño, por ejemplo, la insulina. Pero en el Craig Venter Institute (JCVI) se propusieron hacer el proceso completo y elaborar de manera artificial todos los genes (el genoma completo) de una bacteria.

En 2003 lograron sintetizar el genoma de un pequeño virus, y para 2008 ya habían diseñado en computadora y sintetizado en el laboratorio un genoma bacteriano, pequeño, pero, se suponía completo y con los genes estrictamente necesarios para que una célula pudiera vivir; sin embargo, no pudieron activar ese genoma en una célula en ese momento.

Eso lo consiguieron en 2010. El equipo de Venter generó el material genético de la especie de bacterias Mycoplasma mycoides, con 14 genes menos de los que tiene la cepa natural, y lo insertó en células de otra especie, Mycoplasma capricolum, a las que previamente se les había quitado todo el ADN.

En poco tiempo, se vio que las bacterias híbridas resultantes, llamadas Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0, vivieron fueron capaces de reproducirse y se comportaron como M. mycoides y no como M. capricolum.

La sucesión

Sin embargo, JCVI-syn1.0 no “funcionaba” muy bien, por lo que continuó el trabajo para averiguar cuál era el mínimo requerimiento de componentes genéticos que una célula necesita para vivir, sobre todo a cargo del grupo de biología sintética de JCVI, encabezado por John Glass y Lijie Sun, quienes construyeron docenas de cepas variantes mediante la adición y eliminación sistemática de genes; luego analizaron cómo cada cambio genético afectaba las funciones vitales de las células, en particular el crecimiento y la división celular.

Así, en 2016 hicieron la minimalista cepa JCVI-syn3.0, las células con el genoma más pequeño, capaces de crecer en laboratorio, pero que al dividirse originaban células irregulares y de diversas formas y tamaños, por lo que le agregaron 19 genes para crear la JCVI-syn3A, y cuya reproducción se lleva a cabo con orden y con resultados uniformes.

Recientemente, en enero de 2022, el JCVI, junto con científicos de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y la Technische Universität Dresden, dieron a conocer en la revista Cell un modelo informático de la célula sintética minimizada, JCVI-syn3A, que es el modelo de célula entera simulado por computadora más completo hasta la fecha y predice con precisión el crecimiento y la estructura molecular de su análogo de la vida real.

Entre el desarrollo del modelo informático y los experimentos en laboratorio, el equipo ha pasado de que en 2016, se desconocía la función de 149 de los genes de JCVI-syn3.0 a que sólo se desconozca qué hacen 92 de los 493 genes que componen JCVI-syn3A; es decir, alrededor del 20 por ciento.

Esto, en proporción, es considerablemente menos de lo que se ignora del genoma de la bacteria más estudiada, la Escherichia coli que tiene 4,637 genes y no se conocen las funciones que desempeñan 1,780 de ellos (el 38%) o de la peligrosa Mycoplasma pneumoniae, pues se ignora lo que hacen 311 de sus 688 genes (45%).

Sin embargo, es similar a la ignorancia que tenemos sobre nosotros mismos, pues también se ignoran las funciones que llevan a cabo las proteínas que se generan con la información del 20% de los cerca de 30 mil genes humanos.

Epílogo

Saber qué hace cada uno de los genes de JCVI-syn3A, eventualmente, conducirá a que se puedan hacer células bajo diseño, con las funciones y propiedades que se deseen. Ya existen muchas que son modificaciones de células ya existentes a las que se les agregan, quitan o cambian algunos genes, pero las próximas podrían hacerse desde cero, quizá con propiedades ahora impensables.

Aunque, por decirlo de algún modo, del genoma a la realidad se cae la sopa. El propio Venter, que fue una de las primeras personas cuyo genoma completo fue secuenciado, tiene genes que condicionan para el mal de Alzheimer y para el trastorno por déficit de atención e hiperactividad.