La biología sintética es la rama científica que mayor crecimiento experimentará durante los próximos años. Tras la creación de la primera célula artificial, sus aplicaciones en medicina están a punto de caramelo.
Algunos han considerado a la biología sintética como la nueva rama científica que llevará hasta el límite las aplicaciones de la ingeniería genética y la biotecnología. Como describían en esta revista divulgativa de la Universidad Nacional Autónoma de México, el término biología sintética no es novedoso en ciencia, sino que surgió en la década de los ochenta, para hablar de las primeras bacterias modificadas genéticamente.
Sin embargo, hoy la biología sintética es una disciplina científica mucho más amplia que la mera modificación genética. Algunos investigadores la han definido como la utilización de piezas Lego biológicas, y en nuestra opinión, no hay término más acertado para describir este concepto y sus múltiples aplicaciones, principalmente aquellas que tienen relación con la medicina.
En otras palabras, gracias a los biólogos sintéticos, somos capaces de tomar trozos de diferentes células, como pueden ser genes, proteínas u otros elementos, para así emplearlos como materiales de construcción o pequeñas piezas de Lego, para así construir sistemas vivos novedosos.
Las funciones biológicas, procesadas por operaciones lógicas
Una vez que ya entendemos en cierta manera por qué la biología sintética puede parecerse a un juego de Lego en materia biológica, nos queda preguntarnos cuál sería el funcionamiento de los sistemas vivos diseñados por ella, y las posibilidades que esta disciplina científica en el ámbito de la salud.
Desde que hace sesenta años se descubriera la estructura del ADN, el trabajo de la biología molecular ha sido imparable. Tanto que si el siglo XX se considera como la ‘era de la informática y de las telecomunicaciones’, el siglo XXI podría estar impregnado de las numerosísimas aplicaciones de la biología.
Y es que tras las investigaciones sobre el ADN, las proteínas y otros elementos, se esconde una idea fundamental: las funciones biológicas son procesadas por operaciones lógicas, por lo que la biología y las ciencias computacionales podrían estar más cerca que nunca. De este modo, el objetivo principal de la biología sintética se basa en el diseño e ingeniería de los circuitos biológicos, que son equivalentes a los circuitos electrónicos que encontramos en nuestros ordenadores.
Hoy, cuando se cumplen diez años de los primeros interruptores y osciladores biológicos como primer gran producto estrella de la biología sintética, las redes biológicas buscan ofrecer la solución perfecta a soluciones complejas, como la construcción de biosensores, el uso de esta rama científica en tratamientos terapéuticos o incluso en la producción industrial.
La biología sintética, clave en la segunda revolución industrial
Hace unas semanas conocíamos un trabajo realizado por científicos del Imperial College de Londres, en Reino Unido, que podría revolucionar la biotecnología, tras el despegue que esta sufrió en los años setenta, gracias a la introducción de las técnicas del ADN recombinante y la ingeniería genética.
Los investigadores han desarrollado, gracias a la biología sintética, metodologías para producir en masa piezas biológicas. Para ello, en un artículo publicado en la revista Nucleic Acids Research, describieron cómo habían sido capaces de producir elementos biológicos a partir de ADN en un sistema in vitro, independiente de células vivas.
Los científicos británicos emplearon la maquinaria celular que consigue producir ARN y proteínas a través de ADN en un tubo de ensayo. Como explicaba James Chappell, investigador participante en el estudio, «uno de los principales objetivos de la biología sintética es encontrar la manera de industrializar nuestros procesos, para que se puedan producir estas fábricas biológicas en masa, del mismo modo que se hace en industrias como la del automóvil, en la que se producen vehículos en cadena».
Por ello, su éxito se basa en conseguir producir de manera artificial e independientemente de una célula u organismo vivo, los materiales o piezas de Lego que luego emplearíamos para desarrollar sistemas biológicos de interés. La producción de estos ladrillos de manera masiva sería el primer paso necesario para acelerar la investigación y la innovación en biología sintética.
¿Servirá la biología sintética en medicina?
Una vez que conocemos qué es la biología sintética y cómo podemos producir de manera rápida y eficiente las piezas de Lego biológicas que luego utilizaremos, nos toca conocer sus aplicaciones directas, y los resultados exitosos que ha tenido hasta ahora.
Y aunque aún no lo hemos mencionado, resultaría imposible no hablar de esta disciplina sin mencionar a Craig Venter, un biotecnólogo polémico, que ha dado algunos de los titulares más jugosos en esta disciplina científica, con su trabajo en la secuenciación del genoma humano, y también en la conocida como primera célula artificial. Venter creyó desde el primer momento en el éxito que tendría la biología sintética.
Para ello, en lo que algunos autores definieron como primera aproximación real de la biología sintética, el equipo de científicos liderado por Craig Venter construyó un genoma artificial, sintetizándolo primero, y ensamblándolo después. Este proceso se realizó utilizando una levadura, y una vez finalizado, decidieron trasplantar este material genético en una bacteria.
Muchos periódicos titularon que era la primera vez que se conseguía una célula sintética, aunque bastantes investigadores pusieron en duda estas afirmaciones, ya que aunque el material genético era nuevo, no lo era el resto de la célula. Venter replicó a las críticas que el software del ADN creaba su propio hardware, pero a pesar de las matizaciones sobre si estábamos o no ante una célula artificial (estrictamente hablando, no), lo cierto es que su trabajo supuso un gran avance para la biología sintética.
¿Y qué viene después? ¿Realmente tiene sentido hablar de éxito de la biología sintética, o aún estamos en pañales? A pesar de que las investigaciones actuales no han permitido aplicaciones clínicas directas en medicina, sí que es cierto que estamos en el camino. Y como decía el poeta, al andar se hace camino.
El camino que nos enseñó Craig Venter y otros investigadores menos conocidos está comenzando a dar sus frutos, para que la medicina pueda aprovecharse de la producción y ensamblaje de estas piezas de Lego biológicas. Aunque hasta ahora los trabajos de la biología sintética se habían centrado sobre todo en bacterias, unos científicos de la farmacéutica Novartis han conseguido ahora aprovecharse de esta rama científica para desarrollar vacunas de manera más rápida y eficiente.
En el caso de enfrentarnos a un virus, la producción de vacunas no resulta sencilla. Debemos aislar el virus y producirlo en huevos de gallina, para luego desentrañar su información genética y a partir de ahí, conseguir ser capaces de producir dichas herramientas de prevención. Un proceso que a veces se alarga durante meses. Hasta que llegó la biología sintética.
Si somos capaces de construir el genoma viral (de manera similar a lo que hizo Venter tiempo atrás), mediante los datos que tengamos de la secuenciación de su ADN y a través de un proceso de síntesis química, podríamos fabricar virus en el laboratorio. En los experimentos que realizaron en Novartis, de hecho, tardaron solo una semana en sintetizar el genoma y producir los virus en cultivo, un dato que aceleraría muchísimo la obtención de vacunas.
Este último trabajo tendría una aplicación directa en medicina, y sería realmente importante en el caso de la aparición de epidemias producidas por estos agentes infecciosos. Una demostración de que la biología sintética no solo es un concepto interesante en ciencia, sino que también en menos tiempo del que pensamos, será utilizado para mejorar nuestra salud y prevenirnos de las enfermedades.
