Crean un genoma con más del 50% de ADN sintético

Crean un genoma con más del 50% de ADN sintético

Científicos crean un organismo vivo con más de un 50% de ADN sintético. La cepa altamente editada sobrevive y se replica a pesar de contener 7,5 cromosomas artificiales. Se trata de un hito histórico de la ingeniería genética.

Biólogos han producido una cepa de levadura cuyo genoma está compuesto en más de un 50% de ADN sintético. La levadura de cerveza estándar (Saccharomyces cerevisiae) almacena su huella genética en 16 cromosomas. En la nueva cepa, 6,5 de esos cromosomas fueron editados y sintetizados en el laboratorio, y uno adicional fue cosido a partir de fragmentos editados del código genético de la levadura.

Más del 50% de ADN sintético

La hazaña es el último hito para un grupo de laboratorios, llamado consorcio Proyecto Genoma Sintético de Levadura (Sc2.0), que ha estado intentando crear una cepa de levadura con un genoma totalmente sintético durante 15 años. Una serie de artículos describe los logros del equipo, cómo se creó la nueva cepa y otras pruebas que realizó en el genoma de la levadura.

«Nuestro equipo ha reescrito el sistema operativo de la levadura de cerveza, lo que inaugura una nueva era de ingeniería biológica», afirma Patrick Yizhi Cai, uno de los autores.

Algunos virus y bacterias ya han sido diseñados para tener genomas completamente sintéticos, pero todos tienen estructuras genéticas simples: la bacteria Escherichia coli, por ejemplo, tiene un solo cromosoma. También han tenido una configuración interna simple: las bacterias, por ejemplo, son procariotas, lo que significa que son células individuales, sin un núcleo que contenga sus cromosomas.

Si el grupo Sc2.0, que incluye investigadores de laboratorios de Asia, Europa, América del Norte y Oceanía, puede lograr su objetivo, su levadura modificada será la primera eucariota con un genoma totalmente sintético.

El equipo Sc2.0 espera manipular su levadura de cerveza sintética para que algún día pueda producir medicamentos y combustible, en lugar de cerveza. Pero la búsqueda tiene otros beneficios, según afirma Jef Boeke, biólogo sintético de la Universidad de Nueva York y líder del proyecto.

Al modificar el organismo sin interferir con su supervivencia, «aprendemos mucho sobre la biología de la levadura», indica Nili Ostrov, director científico de Cultivarium, una empresa sin ánimo de lucro en Watertown, Massachusetts, que desarrolla herramientas para bioingenieros. Afirma que Sc2.0 está «superando los límites de lo que podemos diseñar en biología».

Históricamente, los ingenieros genéticos se han centrado en modificar genes individuales en organismos. Ahora, los biólogos pueden ver qué sucede cuando rediseñan cromosomas completos. «Esto le permite hacer preguntas que antes no podía hacer», dice Ostrov. En el proceso, el proyecto está desarrollando métodos que podrían hacer avanzar la ingeniería biológica, afirma.

Un organismo vivo con más del 50% de ADN sintético

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Creando ADN sintético

Para reunir los 7,5 cromosomas sintéticos en una sola célula, el equipo creó cepas de levadura que contenían cada una de los cromosomas editados, junto con las versiones naturales de todos los demás.

Luego criaron dos de las cepas y seleccionaron descendencia que contenía dos cromosomas editados diferentes. Después, esas cepas se criaron para agregar otro cromosoma editado, y así sucesivamente. Incluso con todos los grandes cambios en los cromosomas, las células que terminaron con los 7,5 cromosomas sobrevivieron y pudieron replicarse.

El proyecto Sc2.0 está permitiendo a los científicos probar preguntas que antes eran imposibles, dice Ostrov; por ejemplo, «¿Qué sucede cuando se introducen cromosomas que no estaban allí antes?».

Boeke dice que el equipo ahora está trabajando para reemplazar los cromosomas naturales restantes con cromosomas completamente sintéticos, agregando nuevos cromosomas uno a la vez y luego depurando el sistema cada vez más complejo. «Hará falta mucho tiempo para volver a hacerlo», afirma.

Fuente | Cell