En una hábil operación de manipulación genética, un grupo de investigadores del Instituto J. Craig Venter en Rockville, Maryland, lograron transplantar un genoma bacteriano en levadura, lo alteraron, y después lo volvieron a transplantar dentro de un caparazón bacteriano hueco, produciendo como resultado un nuevo microbio viable. Esta técnica puede que resulte en un método para manipular genéticamente organismos que normalmente no se estudian en el laboratorio, y ayudar al cada vez más extendido intento por crear microbios que produzcan combustibles o limpien componentes químicos tóxicos. “Esta investigación aumenta nuestras capacidades dentro de la ingeniería genómica y abre una vía hacia nuevas aplicaciones,” afirma Jim Collins, bioingeniero en la Universidad de Boston, y que no estuvo involucrado en el proyecto. “Considero todo esto como un importante avance relevante para las industrias de la bioenergía y los biomateriales.”

Gracias a décadas de investigación científica, microbios tales como la levadura y el E. coli vienen cargados con un arsenal de herramientas genéticas que han permitido a los investigadores llevar a cabo puestas a punto genéticas cada vez más complejas—el reemplazo de vías químicas completas, por ejemplo, para crear microbios capaces de llevar a cabo tareas más complejas o producir materiales de forma más eficiente. Sin embargo, muchos microbios de interés industrial, como por ejemplo aquellos con capacidades únicas para generar componentes químicos, no se pueden manipular tan fácilmente. Entre los organismos en el punto de mira están los microbios fotosintéticos, que los científicos esperan poder manipular para que conviertan de forma eficiente la luz en combustible. Al injertar genomas de estas bacterias en levadura, los investigadores en el Instituto Venter lo tienen más fácil a la hora de crearlas. “La gente quiere la misma capacidad de la levadura o la E. coli, pero añadiendo el aparato fotosintético,” afirma David Berry, socio de Flagship Ventures e innovador del año TR35 en 2007. “La combinación de esos dos genomas resultaría muy interesante en el mundo de los biocombustibles.”

La nueva tecnología emergió de la iniciativa de alto nivel del Instituto Venter por crear vida a partir de la nada—generando un genoma sintético para después usarlo para controlar, o reiniciar, una célula receptora. En 2007, los investigadores de Venter publicaron un estudio en el que se describía un transplante de genoma, en el que un genoma de un tipo de bacteria se transfería a otra de relación muy cercana, con lo que el anfitrión obtenía las características del donante. Después, el año pasado, los investigadores crearon un genoma sintético mediante la unión de trozos de ADN sintetizado.

Sin embargo, para construir un organismo sintético, los investigadores tendrán que transplantar dicho genoma sintético dentro de una célula y hacer que la pueda reiniciar con éxito. No obstante, este último paso ha sido hasta ahora muy problemático. El genoma sintético fue ensamblado en levadura, lo que significa que le faltan algunos de los marcadores moleculares característicos de la bacteria. Los investigadores descubrieron que sin estos marcadores, la bacteria anfitriona consideraba el genoma transplantado como un invasor extranjero y lo destruia.

La nueva técnica, que se publica online en la revista Science, ofrece una forma de evitar este problema. Sanjay Vashee y sus colegas transplantaron el genoma de Micoplasma micoides en levadura. Aunque los científicos habían logrado con anterioridad cultivar piezas de ADN bacteriano en levadura, esta es la primera vez que se cultiva un genoma bacteriano entero de esta forma. Utilizando las herramientas actualmente existentes para manipular genéticamente la levadura, los investigadores alteraron el material genético bacteriano para que llevase consigo los marcadores moleculares característicos de la bacteria. Transplantaron el genoma modificado en Micoplasma capricolum, una especie muy relacionada con el genoma del micoides donante, para crear una célula de micoides viable.

El objetivo de los investigadores ahora es probar la técnica en otras bacterias. “Queremos empezar a transferir esta tecnología a organismos que sean más relevantes a nivel industrial o para los biocombustibles,” afirma Vashee. Por ejemplo, señala, las vías genéticas de organismos capaces de descomponer los contaminantes ambientales se podrían convertir en bacterias que sobreviviesen bajo condiciones de alta contaminación, tales como estanques ácidos, y después utilizarse para limpiar esas áreas.

Esta tecnología muy probablemente acabará siendo utilizada por Synthetic Genomics, una startup de biocombustible fundada por Venter y que está desarrollando una alga modificada genéticamente para producir combustibles y otros componentes químicos. La compañía anunció una colaboración de 300 millones de dólares con ExxonMobil el mes pasado.