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Desarrollan primer cromosoma sintético

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El cromosoma artificial ha recibido el nombre de synIII

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Considerado por los más importantes especialistas genéticos como llegar a la punta del “monte Everest de la biología sintética”, este logro abre la puerta a muchos otros avances a futuro.

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Un equipo de científicos internacionales compuesto por investigadores de China, Estados Unidos, Singapur, Australia y el Reino Unido, dirigidos por el neurobiólogo Jef Boeke, consiguió por primera vez en la historia reproducir desde cero un cromosoma eucariota, un organismo vivo complejo. O, en palabras sencillas, han conseguido fabricar ADN artificial de una célula compleja, similar a la que tienen las plantas o los animales.

En las primeras fases de la investigación Craig Venter, parte del equipo de expertos, había logrado crear una célula sintética hace cuatro años, pero con el reciente logro se da un avance sin precedentes en la historia de la investigación genética.

El cromosoma artificial ha recibido el nombre de synIII, y es una reproducción del Saccharomyces cerevisiae, el cromosoma III de la levadura, con el que se fabrica la cerveza o el pan. Los experimentos de los científicos han demostrado que este nuevo organismo sintético funciona como uno natural, una vez insertado en el resto de los cromosomas, y hasta ahora no presenta ningún signo que les haga pensar lo contrario.

El grupo de especialistas, que llevan trabajando en este proyecto durante 7 años, decidió experimentar con los cromosomas de la levadura debido a que sus células son más accesibles que las humanas. Además, su estudio no plantea ningún tipo de problema ético y es más manejable.

A pesar de su gran logro, tanto Boeke como Venter son cuidadosos en afirmar que han conseguido crear vida artificial. Para ellos y muchos otros especialistas, la vida es algo más que simples cromosomas. Aun así, coinciden en que las posibilidades que se abren con este evento son infinitas. Por lo pronto Boeke espera que su investigación pueda utilizarse en el área médica para mejorar el tipo de fármacos que se utilizan en la actualidad.

“Lograr una levadura 100% sintética es cuestión de tiempo, si se ha hecho con un cromosoma no hay razón para pensar que no se pueda hacer con todos. Tal vez entonces se pueda hablar de la primera forma de vida artificial. Por ahora lo que se ha hecho es como copiar la Gioconda, no ha habido verdadera creación”'.

El ahora famoso synIII forma parte de los 16 cromosomas de la levadura. La siguiente fase de los experimentos del equipo de Boeke es lograr construir de manera artificial el resto de los cromosomas del organismo.

Quitar la "basura"

En este gráfico se ve el cromosoma como una serpiente, y los cambios de diseño indicados con alfireles y pequeños diamantes blancos. Los segmentos eliminados se muestran en amarillo. Ilustración: Lucy Reading-Ikkanda

Según Jef Boeke[1], del Centro Médico Langone de la Universidad de Nueva York[2], este logro supone "mover la aguja en biología sintética de la teoría a la realidad". "Lo que es realmente fascinante es hasta qué punto hemos cambiado la secuencia y aun así conseguimos una levadura sana y feliz al final", dijo Boeke, quien lideró la investigación.

La creación del nuevo cromosoma, conocido como SynIII, involucró el diseño de 273.871 pares base de ADN, menos que los 316.667 pares del cromosoma original.

Los investigadores eliminaron secciones repetidas en el ADN original y también el llamado ADN basura, que no codifica ninguna proteína, y luego añadieron "etiquetas" al cromosoma.

Jef Boeke

Boeke dijo que a pesar de haberle hecho más de 50.000 cambios al código de ADN en el cromosoma, la levadura no sólo es resistente sino que además adquirió nuevas funciones.

"Le hemos enseñado algunos trucos al insertarle algunas cositas especiales dentro de su cromosoma."

Una de las nuevas funciones es un interruptor químico que permite al investigador "revolver" el cromosoma en miles de variantes diferentes, lo que hace que la manipulación genética sea mucho más fácil.

Se espera que la habilidad de crear cepas sintéticas de levadura permita emplear estos organismos en una amplia gama de usos, incluyendo la manufactura de vacunas o formas más sostenibles de biocombustible.

Mientras la modificación genética supone transferir genes de un organismo a otro, la biología sintética va mucho más allá al diseñar y construir material genético completamente nuevo.

De acuerdo a los críticos de este campo, los científicos están "jugando a ser Dios" al diseñar nuevas formas de vida con el riesgo de consecuencias inesperadas. La síntesis del cromosoma III es el primer paso de un proyecto internacional para sintetizar el genoma entero de la levadura en los próximos años.

Un equipo de la universidad británica Imperial College London[3] se está encargando del cromosoma XI, uno de los grandes con 670.000 pares de base, utilizando una técnica similar: crear "trozos" de bases para insertar en el genoma de la levadura.[4]

La creación del primer cromosoma sintético de un organismo eucariótico

Tom Ellis, quien lidera el equipo británico, describió la creación del primer cromosoma sintético de un organismo eucariótico –el tipo de vida que incluye plantas, animales y hongos– como un logro inmenso.

"La levadura es la reina de la biotecnología, y es genial usar biología sintética para agregarle nuevas funciones". La levadura tiene un gran potencial en el laboratorio, dicen los científicos.

Los científicos de Imperial College han sintetizado hasta ahora alrededor de un tercio del ADN para su cromosoma XI e insertaron entre el 5 y 10%. Su investigación incluye desarrollar genes sintéticos para levadura que permitirían producir antibióticos y convertir desechos de agricultura en biocombustible.

Mientras los críticos argumentan que la biología sintética supone interferir en la naturaleza con efectos desconocidos, Ellis y otros señalan que los nuevos organismos son diseñados con restricciones incorporadas. Las cepas de levadura que contienen material genético artificial sólo pueden sobrevivir en un laboratorio con el apoyo de especialistas.

Para señalar los beneficios de este trabajo, Boeke destaca la importancia de la levadura a lo largo de la historia de la humanidad y su potencial para el futuro.

"La levadura tienen una relación industrial antigua con el hombre –la elaboración de pan y la destilación de bebidas alcohólicas se remonta al Creciente Fértil (región histórica que se corresponde con parte del Levante mediterráneo, Mesopotamia y Persia) y hoy esa relación va más allá porque estamos haciendo medicinas, vacunas y biocombustible usando levadura".

El estudio que describe el primer cromosoma artificial concluye con una visión de largo alcance, más allá de la levadura y pensando en organismos más sofisticados.

"Pronto será viable sintetizar genomas eucarióticos, incluyendo genomas de animales y plantas", dicen los científicos en su trabajo. Boeke explicó que esto no es inminente, pero se está acercando.

"Aún está lejos hacer cromosomas enteros para esos organismos, pero ciertamente los mini cromosomas con decenas o cientos de genes están definitivamente en un futuro probable”, dijo el científico.

Fue apenas en 2010 cuando Craig Venter mostró el primer genoma artificial para una bacteria y asombró al mundo científico. Esta ciencia nueva parece, está acelerando el paso y aumentando sus ambiciones.

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