Científicos construyen una célula artificial que crece y se divide como una natural

(Imagen de portada La célula artificial crece y se divide bajo un microscopio óptico. Foto: NIST/MIT )

En una nueva primicia de la ingeniería genética, los científicos han desarrollado un organismo sintético unicelular que crece y se divide de forma muy parecida a una célula normal, imitando aspectos del ciclo de división celular que subyace y genera una vida celular sana.

El logro, demostrado en una forma de vida unicelular similar a una bacteria llamada JCVI-syn3A, es el resultado de décadas de secuenciación y análisis genómico por parte de los científicos, que exploran las funciones que desempeñan los genes individuales dentro de los seres vivos.

«Nuestro objetivo es conocer la función de cada gen para poder desarrollar un modelo completo de cómo funciona una célula», afirma el biofísico James Pelletier, del MIT y del Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST).

Aunque las raíces del trabajo se remontan a la década de 1990, los avances más recientes se produjeron en este siglo, cuando los investigadores sintetizaron con éxito en 2003 un pequeño virus que infectaba a las bacterias.

Esto condujo a un nuevo avance en 2010, cuando los científicos del Instituto J. Craig Venter (JCVI) de Maryland diseñaron la primera célula bacteriana sintética, llamada JCVI-syn1.0: el primer organismo de la Tierra con un genoma totalmente sintético, creado mediante la eliminación del ADN natural de la bacteria Mycoplasma mycoides.

Varios años más tarde, el equipo dio otro paso adelante, creando en el laboratorio una especie de bacteria con un código genético más pequeño que cualquiera de los encontrados en la naturaleza.

Este organismo, llamado JCVI-syn3.0, sólo poseía 473 genes en total, más cortos que cualquier otro organismo vivo y autosuficiente conocido en el mundo natural.

Pero aunque el conjunto de herramientas genéticas miniaturizadas de JCVI-syn3.0 le permitía perpetuarse a través de la división celular, lo hacía de una manera inusual, produciendo una «sorprendente variación morfológica» en las nuevas células que creaba, que surgían con una variedad de formas y tamaños diferentes.

Ahora, los miembros del mismo equipo de investigación han descubierto una forma de evitar que se produzcan estas extrañas morfologías, con una variante recién modificada de JCVI-syn3.0, conocida como JCVI-syn3A.

Con la adición de 19 genes que no están presentes en JCVI-syn3.0, la nueva JCVI-syn3A es capaz de someterse a la división celular de una forma más normal y consistente, con una variación morfológica significativamente menor que la que presentaba JCVI-syn3.0.

A pesar de los varios años de trabajo que hay detrás de este logro, todavía hay una gran cantidad de misterio envuelto en estos genes.

Por ejemplo, mientras que JCVI-syn3A presenta 19 genes nuevos, sólo 7 genes se cree que desempeñan un papel en hacer que sus procesos de división celular funcionen de forma más regular. Y de esos siete, sólo se han identificado las funciones de dos genes, llamados ftsZ y sepF.

Todavía no se sabe cómo contribuyen los otros cinco a la consistencia morfológica de JCVI-syn3A, pero una cosa es cierta: este pequeño genoma representa ahora el nuevo estándar de experimentación que podría ayudarnos a caracterizar lo que hacen estos genes dentro de los organismos.

«Por tanto, JCVI-syn3A ofrece un modelo mínimo convincente para la fisiología bacteriana y una plataforma para la ingeniería biológica en general», explican los investigadores en su artículo.

O, dicho de otro modo, como dice la directora del Grupo de Ingeniería Celular del NIST, Elizabeth Strychalski: «Queremos entender las reglas de diseño fundamentales de la vida. Si esta célula puede ayudarnos a descubrir y comprender esas reglas, entonces estamos en la carrera».

Los resultados se publican en Cell.

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