Reproducción del interior de una célula eucariota. Cada una es un sistema complejo que se adapta al entorno, se mantiene y transmite su forma de organización (youtube/harvard university)

Comprender cómo funciona hasta el último mecanismo de la vida podría permitir descontaminar el suelo y el agua, producir órganos para transplantes, sintetizar nuevos combustibles, acabar con las enfermedades y soñar con la inmortalidad. Los límites están en la imaginación y en la ética. Pues bien, a partir del año 2000, los intentos por comprender la vida y modificarla se desarrollaron en una dirección nueva: la de producir vida artificial en el laboratorio y poder controlarla a voluntad de los científicos.

Un artículo publicado esta semana en la revista «Science» muestra un importante avance en este sentido: científicos del Instituto Weizmann, (Rehovot, Israel), han conseguido hacer una reproducción artificial y en miniatura de un grupo de células e imitar su funcionamiento. En concreto, han conseguido introducir dos genes, secuencias de ADN, y obtener proteínas.

Esto es muy importante porque las células almacenan la información que mantiene su estructura y les dice cómo funcionar en el ADN, pero necesitan que esta molécula produzca proteínas para hacer todas las cosas que necesitan, como crecer, reconocer el entorno o producir energía. «Los genes son como Legos en los que puedes mezclar y unir varios componentes para producir distintas cosas», ha explicado Roy Bar-Ziv en «Science News». Es director del laboratorio donde dos de los estudiantes de doctorado han diseñado el prototipo de la célula artificial.

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Los genes permiten producir proteínas / El primer organismo sintético

Si efectivamente logran que se comporten como las piezas de un Lego, se podría producir cualquier proteína en este sistema artificial. Esto podría servir para comprender los procesos biológicos básicos y en el futuro ayudaría a sintetizar proteínas específicas para hacer combustibles, medicamentos, productos químicos o enzimas de uso industrial bajo circunstancias controladas o interesantes.

Objetivo: producir células a medida

De momento solo han hecho pruebas con dos genes cada vez, pero pretenden aumentar la complejidad hasta reproducir redes de genes que interaccionan unos con otros. En última instancia, en teoría podrían probar con todos los genes de un organismo. «El objetivo es diseñar un contenido de ADN similar a un genoma real y colocarlo en los compartimentos», ha explicado Alexandra Tayar, la estudiante que, junto con Eyal Karzbru, ha diseñado el sistema.

Su diseño consiste en una red de pequeños compartimentos unidos por capilares, que son unos pequeños conductos que permiten el tránsito de nutrientes y otras sustancias. En cada compartimento, los investigadores añadieron extractos de células naturales que tenían toda la maquinaria necesaria para producir proteínas. Cuando introducían los genes, toda esa maquinaria leía la información que contenían y producían las proteínas correspondientes.


El compartimento (verde) se comunica con el exterior a través de un conducto (azul). Al introducir unos genes en él, produce unas proteínas determinadas (Karzbrun et al./Science)

Además vieron que la forma y el tamaño de los compartimentos influía en la producción de proteínas, tal como ocurre en los seres vivos. De hecho, el equipo ya está trabajando en un sistema que imite el desarrollo embrionario de algunos animales, en el que influye mucho la forma, el tamaño y la distribución de las células.

Sea como sea, aunque estos investigadores hayan conseguido diseñar un compartimento que da soporte a las funciones de la célula, han recurrido a la maquinaria de células naturales preexistentes y a genes extraídos de estas, por lo que aún no se puede hablar ni mucho menos de auténticas células artificiales.

El primer organismo sintético

Si estos investigadores han conseguido algo así como un compartimento sintético que funciona como una célula, en el pasado ha habido otros esfuerzos en producir genomas (conjuntos de genes) artificiales para luego colocarlos en células naturales. En ambos casos, se pretende obtener unos productos determinados bajo circunstancias controladas pero se recurre a distintas aproximaciones para conseguirlo.

A partir del año 2003, el multimillonarioCraig Venter impulsó un proyecto para producir el primer organismo sintético. Se produjo el genoma de un microorganismo en el laboratorio y luego se implantó en células vacías de genes. Después de 10 años de trabajo y de unos 30 millones de euros de inversión, se fabricó un «genoma mínimo», el más básico posible, y se introdujo eficazmente en unas células vacías de su propio genoma. Pero, al igual que en el estudio de las «células artificiales», la maquinaria celular se tomó prestada de otras células en lugar de ser artificial.

Desde mucho antes, más o menos desde mediados del siglo pasado, la biotecnología y la biología molecular han intentado modificar la vida para que trabaje para el ser humano: desde la creación de plantas transgénicas más resistentes a la sequía a las bacterias descontaminadoras de suelos o a los virus que se comportan como antitumorales.

Las proteínas se encargan de las funciones

Para entender la importancia de que se haya podido reproducir en el laboratorio la síntesis de proteínas, hay que tener en cuenta varias cosas:

-La información que mantiene la estructura y el funcionamiento de los seres vivos se transmite y se hereda a través, entre otras cosas, del ADN. Por ejemplo, los genes están hechos de esta molécula.

-El ADN almacena información pero no puede hacer las funciones que necesita la célula, como producir energía, crecer o reconocer el entorno. Para ello, la célula produce proteínas y otras moléculas que sí pueden hacerlo.

-Según el dogma central de la Biología Molecular, el ADN es transcrito a ARN mensajero, y éste es traducido a proteína, elemento que finalmente realiza la acción celular.

abc.es 19/08/2014