Foto: Los científicos intentan producir células de levadura, vista arriba, a partir de ADN totalmente artificial. Crédito: A Doubt (Wikimedia).

Un equipo internacional de científicos está cerca de lograr su objetivo de reemplazar todo el material genético de una célula de levadura con ADN artificial impreso en un laboratorio. El esfuerzo de incorporar cromosomas sintéticos a la levadura de panadería abre la puerta hacia lo que los biólogos afirman que dará lugar a una tecnología para imprimir formas de vida mejoradas, o totalmente nuevas, en el laboratorio.

El proyecto de la levadura, denominado Sc2.0, incluye la participación de alrededor de 200 científicos de 10 universidades. Como informó recientemente la revista Science, el equipo reemplazó cinco de los 16 cromosomas de la levadura con copias artificiales. Estas copias habían sido modificadas para que el hongo pueda producir fármacos o biocombustibles.

El responsable del proyecto, Jef Boeke, del Centro Médico Langone de la Universidad de Nueva York (EEUU), afirma: "Básicamente, lo que estamos haciendo es acelerar la evolución".

Las nuevas copias cromosómicas sintéticas se combinaron con el primer cromosoma que el equipo sintetizó anteriormente. El resultado ha sido una levadura con más de un tercio del genoma de origen artificial.

El trabajo depende de la tecnología para fabricar hebras de ADN en el laboratorio. Boeke explica que su equipo compró ADN de proveedores comerciales, a unos 9 céntimos de euro por cada letra de ADN. A ese precio, el genoma completo costaría casi 1,2 millones de euros, a lo que habría que sumar el coste de la mano de obra.

El proyecto de la levadura sintética es la base de un esfuerzo mucho más ambicioso llamado Genome Project-Write, del que Boeke también forma parte. Su objetivo es generar un genoma de planta o animal 100% sintético, y tal vez hasta el de un humano, aunque aún no ha obtenido la financiación necesaria. El año pasado la iniciativa recibió duras críticas de otros científicos, que la consideraban poco realista, y alertaban de problemas éticos asociados al concepto de humanos "de diseño", el cual aún no ha sido analizado en profundidad.

El esfuerzo de crear formas de vida artificial arrancó en 2010 cuando un equipo de investigadores del Instituto Craig J. Venter en Maryland (EEUU) reemplazó el genoma de una bacteria llamada Mycoplasma mycoides con una copia que crearon en el laboratorio.

Pero hacerlo con levadura es un reto más complicado. Los organismos unicelulares contienen mucho más ADN que las bacterias, y sus cromosomas contienen entre varios cientos y miles de genes. Los responsables del proyecto, incluidos Boeke y el investigador de la Universidad de Johns Hopkins (EEUU) Joel Bader, calculan que dentro de dos años serán capaces de remplazar los 16 cromosomas de la levadura con copias artificiales y también generarán un cromosoma extra, el decimoséptimo. 

Para crear los cromosomas artificiales, los científicos Sc2.0 han ido paso a paso. Han reemplazando gradualmente trozos de material genético con hebras de ADN sintetizadas por una máquina y después han comprobando si la levadura seguía sana. Su trabajo, incluidos sus esfuerzos de "depurar los errores" de los cromosomas reconstruidos, ha sido descrito en siete trabajos de investigación.

Aunque Boeke y su equipo copiaron la mayor parte de la secuencia de ADN original, también hicieron algunos cambios como eliminar genes "basura" que no tienen ninguna función aparente y transferir grandes extensiones de ADN de un cromosoma a otro. Sorprendentemente, la levadura aún crecía de forma normal, incluso después de realizar cambios importantes. Los científicos también añadieron "puertas traseras" genéticas para que la levadura sea más fácil de manipular en el futuro.

El científico de Synthetic Genomics de La Jolla, California (EEUU), Daniel Gibson cree que las técnicas que el equipo ha utilizado aún no están lo suficientemente avanzadas para crear un genoma humano artificial. Para empezar, el ADN necesario costaría alrededor de 300 millones de euros, según algunos cálculos. También desestimó las preocupaciones sobre los potenciales efectos medioambientales de organismos hechos por el hombre. Por ahora, Gibson mantiene que "el propósito de estos organismos es que sean cultivados en un entorno de laboratorio". 

Pero algún día los cromosomas humanos de diseño podrían ser claves en los tratamientos génicos avanzados, según algunos investigadores. Actualmente, las terapias génicas se basan en reemplazar un único gen dentro del cuerpo de una persona. Pero los científicos creen que un pequeño cromosoma artificial podría reemplazar toda una red de genes defectuosos.

La bioingeniera de la Universidad de Harvard (EEUU) Pamela Silver espera que en el futuro sea posible diseñar y producir cromosomas fácilmente sin la necesidad de un gran equipo de investigadores. Pero ese día aún le parece lejano. La experta concluye: "Al margen de lo que vayas a sintetizar, será necesario un avance tecnológico para hacerlo más rápido y mejor de lo que es [posible] hoy".