Craig Venter y el anuncio de la primera célula sintética

El anuncio del Instituto Craig Venter es un tema interesantísimo y que infortunadmente no hemos tenido ocasión de tocar.

Ya Venter nos hablaba de lo cerca que estaba este logro el año pasado en TEDMED, charlas de las que los mantuvimos al tanto. Bastante se ha conversado aquí en Matasanos acerca de estas charlas y más de algún interesante video les hemos recomendado.

A través del sitio de TED me enteré de este avance, y de como se llegó a esto va el resto de esta entrada, para quienes no dominan el inglés o no les ha quedado del todo claro.

En mayo pasado Craig Venter anunciaba la primera célula sintética, creada a partir de un código digital de computador, posterior a la síntesis de un cromosoma ensamblado en levadura y trasplantado a un recipiente bacteriano, transformando consecuentemente esta bacteria en una nueva especie. Por tanto, es esta la primera célula que se autoreplica cuyo padre es un computador. La primera que tiene su propia web encriptada en su código genético. Todo esto tomó 15 años de desarrollo.

En principio se lograron secuenciar los 2 primeros genomas de la historia: Haemophilus influenzae y el genoma más pequeño de un organismo que se autoreplica, Mycoplasma genitalium. Llevadas  a cabo estas 2 secuencias se preguntaron: Si este es el genoma más pequeño de un organismo que se autoreplica, ¿podría haber uno más pequeño?; ¿Podríamos entender las bases de la vida celular a nivel genético?

Logros:

2003: Desarrollo de nuevos métodos para sintetizar ADN libre de errores. A partir de este momento se establecen 2 equipos de trabajo, uno preocupado de la química necesaria para la síntesis de largas moléculas de ADN y otro encargado de la biología detrás de la problemática de la activación del ADN en una célula recipiente.

Se pensó que el gran problema sería la síntesis, por ello inicialmente se optó por un genoma pequeño. Posteriormente se cambió la estrategia a uno más grande, puesto el pequeño tardaba 1 a 2 meses en dar resultados y el de mayor tamaño sólo 2 días. Considerando que más del 99% de los experimentos fallaba no era permisible gastar tanto tiempo.

2007: Trasplante de cromosoma bacteriano (M. mycoides) desde una bacteria a otra. Filosóficamente, de acuerdo a Venter, uno de los papers más importantes que han publicado puesto da cuenta del dinamismo de la vida. Claramente, si esto era posible, el equipo tenía una oportunidad de lograr lo mismo con un cromosoma artificial (al menos en teoría).

2008: Síntesis completa del genoma de Mycoplasma genitalium. Sin embargo, no se conseguía activarlo. Se creyó esto ocurría debido a su lento crecimiento y a mecanismos de defensa celular que evitan esto suceda. La célula a la cual pretendían trasplantar este genoma contiene una nucleasa que digiere el DNA en su superficie por lo que el trasplante no resultaba.

Para tener éxito, parte de la síntesis se realizaba en levadura, colocando los fragmentos en ella y dejando que ésta las ensamblara. Sin embargo, ahora los cromosomas bacterianos estaban creciendo en levaduras, por lo que había que encontrar una forma de sacar el cromosoma bacteriano de la levadura (célula eucariótica). El equipo de Venter desarrolló nuevas técnicas para desarrollar y clonar cromosomas bacterianos completos en levadura. Se usó el mismo genoma de M. mycoides trasplantado en 2007. Pudieron sacar el cromosoma de la levadura, pero no se pudo trasplantar ni ‘reiniciar’ (activar) en una nueva célula como mencionábamos anteriormente.

Aquello tomaría 2 años en resolverse. El DNA en la célula bacteriana estaba metilado, y esto lo protege de la enzima de restricción que digiere el DNA. Entonces, evidentemente, si al sacar este cromosoma de la levadura se metilaba, el trasplante podría llevarse a cabo. Posteriormente el equipo fue capaz de remover los genes que codificaban para la enzima de restricción de la célula recipiente evitando así el paso anterior.

Debido al problema del largo ciclo de M. genitalium y ya obteniendo buenos resultados con el trasplante de M. mycoides este fue finalmente el genoma que se sintetizó. Desafortunadamente existía un error en aquella secuencia de 1 millón de pares de bases.  A través de un software se determinó que un par de bases habían sido eliminadas en un gen esencial, lo que habla de la importancia de la fidelidad del proceso, existiendo partes del genoma que no toleran error alguno, y otras en las que se pueden insertar largas secuencias de DNA sin mayores consecuencias. Tres meses después, corregido este error las primeras colonias estaban creciendo.

Para que fuese claro que lo ocurrido efectivamente se debía a las células con cromosoma sintético y no a una contaminación se pusieron ‘marcas de agua’ en los cromosomas. Al principio colocando los nombres de los autores en el código, pero sólo utilizando traducciones de las letras de los aminoácidos (sólo algunas letras del abecedario). El equipo desarrolló un nuevo código dentro de ese código de aminoácidos, que está dentro de otro código (codones). Hay cuatro marcas de agua en todo este código, la primera contiene el código para interpretar el resto del código genético. Contiene nombres de autores y colaboradores, así como una dirección web por si alguien logra descubrir el código, de manera que pueda mandar un mail al sitio notificando su logro. Además de 3 citas:

“Vivir, errar, caer, triunfar, y recrear vida de la vida”. James Joyce.

“Ve las cosas, no como ellas son, sino como podrían ser”. American Prometheus (libro biografía de J. Robert Oppenheimer)

“Lo que no puedo construir no puedo entender”. Richard Feynman.

La última me parece la más significativa, y como explicita Venter, este es un avance más bien filosófico que técnico, el que fue abordado por supuesto desde ambas perspectivas. Actualmente el equipo se encuentra trabajando en el campo de las vacunas contra la gripe, las que llevarían mucho menor tiempo de desarrollo que en la actualidad. Se está creando una compañía dedicada al ámbito del desarrollo de vacunas puesto se cree, con estas herramientas podrían crearse para enfermedades fuera de las capacidades de este campo actualmente.

Los dilemas éticos con respecto a este avance para muchos pueden saltar a la vista por más que Venter señale que una comisión independiente evaluó estos aspectos por 2 años, publicando sus resultados en 1999 y que incluso la Casa Blanca permitió su divulgación pudiendo cancelar el proyecto. Por mi parte, estoy a favor de la ciencia, el conocimiento y sus potenciales beneficios casi de forma ideológica, por lo que me gustaría expresaran sus opiniones, en especial si tienen aprehensiones a este respecto.

La conferencia de prensa del anuncio a continuación.