Durante los últimos 60 años, los biólogos moleculares han sido –quizá– el grupo de científicos más audaces y creativos. A partir del descubrimiento de la doble hélice del ADN, en 1953, y de las herramientas que permiten cortarlo, copiarlo y pegarlo para hacer “ingeniería genética”, en los años 70, se han dedicado a modificar células vivas para investigar su funcionamiento y proporcionarles nuevas capacidades.
Pero en los últimos años ha surgido una nueva disciplina, la “biología sintética”, que se propone no sólo modificar organismos previamente existentes, sino “diseñar, con enfoque ingenieril, sistemas biológicos modificados genéticamente que lleven a cabo funciones nuevas que no existan en la naturaleza”.
Para ello, los biólogos sintéticos han ido coleccionando bibliotecas de “partes biológicas intercambiables y estandarizadas”. Es decir, genes. Algunos que producen diversas proteínas (enzimas, que controlan reacciones químicas; canales para meter o sacar sustancias de la célula; toxinas, etcétera), y otros que sirven como “interruptores” para encender y apagar a otros genes. Y han ido aprendiendo a armar con ellos, de manera “predecible, confiable y sistemática” –como si se tratara de bloques de lego o de esos kits para armar circuitos electrónicos caseros– sistemas biológicos novedosos. (Incluso, existen estándares internacionales para diseñar y manejar dichas colecciones de partes, como los de la fundación BioBricks.)
Aunque suene a ciencia ficción, utilizando este enfoque se ha logrado ya diseñar microorganismos que fabrican biocombustibles o fármacos, que eliminan contaminantes o que combaten células cancerosas (en el laboratorio). Pero en agosto pasado la revista Molecular systems biology publicó un trabajo de los investigadores Chueh Loo Poh, Mattew Wook Chang y colaboradores, de la Universidad Tecnológica Nanyang, en Singapur, en el que por primera vez se reporta la utilización de la biología sintética para combatir una enfermedad infecciosa.
La bacteria Pseudomonas
aeruginosa vista al microscopio
electrónico de barrido
La bacteria Pseudomonas aeruginosa es una plaga común en hospitales, que causa infecciones graves y hasta mortales en los pacientes. Gracias a su habilidad para formar biofilmes (películas delgadas de bacterias que recubren superficies sólidas; la más conocida es la placa dental, aunque esa no está formada por Pseudomonas, sino por otras bacterias) pueden contaminar el material hospitalario y resistir los tratamientos con antibióticos.
Los investigadores modificaron a la bacteria Escherichia coli, un habitante normal del intestino humano, y caballito de batalla de los biotecnólogos, para combatir a Pseudomonas. Le introdujeron tres genes: uno para fabricar una proteína que detecta a cierta sustancia segregada por Pseudomonas (se trata de una señal que forma parte del mecanismo de quorum sensing, o detección de quórum, que le indica a la bacteria si hay suficientes compañeras en los alrededores como para comenzar a construir un biofilme). Otro le permite producir una toxina llamada piocina, que mata a Pseudomonas. Y el tercero, cuando se activa, hace que la célula de E. coli se disuelva.
El sistema de "detección y eliminación
de patógenos" construido
mediante biología sintética
El sistema, una vez armado, es muy ingenioso: si la bacteria E. coli modificada se halla en presencia de Pseudomonas, la detecta, comienza a fabricar la piocina y a continuación se desintegra, liberándola al medio y matando a Pseudomonas. (Si no hay Pseudomonas, no hace nada fuera de lo normal.)
Los investigadores construyeron su sistema de manera completamente sistemática y lo sometieron a todo tipo de pruebas detalladas y rigurosas. Comprobaron que funciona… como un reloj. La E. coli modificada detecta y elimina a Pseudomonas, tanto en cultivos de vida libre como biofilmes.
No es algo que pueda usarse como terapia aún –será necesario hacer pruebas in vivo, por ejemplo usando ratones, e introducir una E. coli modificada al intestino humano sería muy riesgoso–, pero es una prueba de que en principio pueden diseñarse bacterias que combatan enfermedades. Tomando en cuenta que el desarrollo de nuevos antibióticos es muy lento, y que constantemente están apareciendo variedades de bacterias resistentes a ellos, esta nueva estrategia para combatir infecciones suena extremadamente prometedora.
Y no es la única. Hay también ya reportes, por ejemplo, de virus modificados genéticamente para atacar, de forma específica, a tumores cancerosos, que están ya siendo probados clínicamente. Las posibilidades de la biología sintética son enormes, aunque todavía hay que explorar sus riesgos. ¿Qué nos traerá el futuro? Yo, personalmente, lo espero emocionado.