12 diciembre 2010

Biología Sintética: Máquinas a partir de DNA

Publicado por Ricardo Iván domingo, diciembre 12, 2010
Imagen tomada de http://www.etcgroup.org/en/node/670

La biología sintética es una ciencia que se encuentra en la intersección entre la biología y la ingeniería. Los microbiólogos suelen ver a las células como organismos complejos para explorar y al DNA como el punto de partida para comenzar esa exploración. En la biología sintética, sin embargo, la célula se vuelve algo así como un chasis en el cual se pueden llevar a cabo tareas de ingeniería y se ve al DNA como la pieza clave para diseñar maquinarias intracelulares. Aunque la biología sintética ha sido practicada de diferentes formas desde hace mucho tiempo, el reciente avance en las técnicas de síntesis de DNA ha dado como resultado que pequeños circuitos genéticos sean más fáciles y baratos de hacer, volviendo más atractiva esta disciplina.

Las definiciones de biología sintética varían, aunque pueden distinguirse tres corrientes principales. La primera es la de "Registro" encabezada por Drew Endy y Tom Knight y que se basa en el principio de que las partes biológicas manipulabes deben ser estandarizadas para ser usadas como los tornillos y tuercas de la maquinaria. Este enfoque de estandarización se logra considerando a cada gen como un ladrillo (brick), o ladrillo biológico (biobrick) cada uno de los cuales puede ser almacenado en un plásmido que puede ser insertado fácilmente dentro de las células.

A cada lado del ladrillo se encuentran sitios específicos para enzimas de restricción. Estas enzimas pueden cortar el DNA para liberar fragmentos que puedan luego unirse a otras moléculas de DNA, un proceso conocido como "Ensamblaje Estándar".

Usando estas partes estándar se pueden construir sistemas intracelulares completos, por ejemplo, encender una proteína fluorescente en la presencia de un contaminante peligroso como el arsénico. Considerando al DNA como piezas sencillas que pueden unirse y separarse se crea un concepto que permite a ingenieros construir máquinas sin la necesidad de conocer los detalles biológicos del funcionamiento del DNA. Esto a su vez permite diseñar sistemas más complejos, tales como amplificadores biológicos, osciladores, generadores de números aleatorios, e incluso películas biológicas para cámaras. Todas las partes se almacenan en un registro de ladrillos biológicos o biobricks en el Instituto de Tecnología de Massachusetts. Los detalles de cada parte pueden ser consultados en línea (http://parts.mit.edu).

La segunda corriente de la biología sintética se enfoca hacia el conocimiento de cómo se ve afectado el resultado de importantes moléculas biológicas más que en la construcción de máquinas intracelulares. Muchos fármacos tales como los antibióticos, se forman a partir de productos bacterianos y por lo tanto hay un creciente interés en aumentar la producción de estos compuestos y en "ajustar" a las células para que puedan producir diferentes tipos de antibióticos que ayuden a combatir la resistencia a los antibióticos por parte de las bacterias.

La tercera corriente, probablemente la más discutida y comentada en los medios, es la que se basa en el trabajo realizado por Craig Venter, usando la síntesis de genes para crear genomas completos los cuales puedan ser luego insertados en células vivas, creando lo que puede llamarse una célula sintética. Las investigaciones de Venter también están dirigidas a crear un ribosoma sintético (una de las estructuras proteicas más importantes en el interior de la célula). Aunque no es probable que se logre en un futuro muy cercano, la meta parece ser la creación de una célula completa con componentes totalmente creados por el hombre.

Conforme va ganando cada vez más atención, la biología sintética se va convirtiendo también en un tema de discusión y preocupación. La capacidad de manipular sistemas vivos conlleva a preocupaciones que tienen que ver con el bioterrorismo, la modificación genética de organismos y el uso irresponsable del material genético. En este momento se trata más de una amenaza teórica, ya que la construcción de máquinas biológicas puede llevar muchos años y mucho esfuerzo todavía para lograrlo y por lo tanto no existe una amenaza inmediata.

A pesar de las preocupaciones y discusiones alrededor de la biología sintética, se trata de un campo de investigación fascinante. Las investigaciones acerca de los posibles riesgos y un monitoreo adecuado para evitar el uso irresponsable de esta tecnología será cada vez más necesario.
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