Una bacteria modificada podría llegar a ser un circuito multicelular

Investigadores de la Universidad de Rice, Estados Unidos, han demostrado cómo las bacterias colaboran entre sí para un objetivo beneficioso y que en el futuro permitirá crear sistemas multicelulares desde cero.

Redacción. Madrid | dmredaccion@diariomedico.com | 28/08/2015 11:00

Matthew Bennett (biólogo), Adrew Himing y Yen Chen (estudiantes graduados de la universidad). (Jeff Fitlow / Universidad de Rice)

Científicos de la Universidad de Rice, Estados Unidos, han creado un circuito viviente de múltiples tipos de bacterias que indica que estas cooperan entre sí para cambiar la expresión proteica. Se ha publicado en Science.

Los investigadores de la Universidad de Rice han creado un equivalente biológico a un circuito de ordenador que implica múltiples organismos para influir en una población. El objetivo de los investigadores es modificar el sistema biológico para controlar cómo las bacterias influyen entre sí. Esto llevaría a una alteración beneficiosa en la microbiota intestinal en humanos.

El estómago de las personas tiene muchas clases de bacterias, por lo que "naturalmente forman un gran consorcio. Una idea es que cuando diseñamos bacterias para ser colocadas en el intestino, también serían parte de ese consorcio. Trabajar juntos les permite efectuar más cambios que si trabajasen en solitario", afirmó Matthew Bennet, biólogo de la Universidad de Rice.

Diseñadas genéticamente
Bennety y su equipo crearon genéticamente dos cepas de bacterias que regulan la producción de proteínas esenciales en vías de señalización intercelular, las cuales permiten a las células coordinar sus esfuerzos, generalmente de modo beneficioso. La capacidad para diseñar ADN así como células productoras de proteínas específicas ha logrado ya resultados en biocombustibles útiles y químicos.

"El principal empuje en biología sintética ha sido diseñar células individuales", dijo Bennett. "Pero ahora nos estamos moviendo hacia el sistema multicelular. Queremos células para coordinar sus comportamientos con el fin de provocar una respuesta poblacional, tal y como hacen en nuestros cuerpos", añadió. Con esta meta, Bennett y sus colaboradores lograron diseñar una bacteria común de Escherichia coli. Crear y mezclar dos poblaciones genéticamente distintas impulsaron a las bacterias a formar asociación, incluso trabajando de forma opuesta: una era un activador de la expresión regulada de genes específicos, y la otra era un represor que disminuía los genes regulados. Juntos, creaban oscilaciones de transcripción génica en población bacteriana.

Las dos nuevas cepas de bacterias enviaron moléculas de señalización intercelular y crearon vínculos positivos y bucles de retroalimentación negativa que afectó a la producción génica en la población total. Ambas cepas fueron diseñadas para hacer genes reporteros fluorescentes de modo que sus actividades podrían ser monitorizadas. Las bacterias fueron confirmadas en dispositivos de microfluidos en el laboratorio, donde podrían ser monitorizadas fácilmente durante las largas horas de experimentación. Cuando las bacterias se cultivaron de forma aislada, las oscilaciones proteicas no aparecieron.

Para incluirlas en la dieta
Bennett dijo que el trabajo de su laboratorio ayudará a investigadores a entender cómo se comunican las células, un factor importante en la lucha contra las enfermedades. Bennett considera que a pesar de los diferentes tipos de células de nuestro organismo, ellas trabajan de forma coordinada, y "para hacer esto, a menudo envían pequeñas moléculas de señalización que son producidas en una tipo de célula y cambian el efecto en otro tipo de célula. Tomamos ese principio y lo diseñamos en estos organismos simples para ver si podemos entender y construir sistemas multicelulares de cero"

Para los investigadores, "una idea es crear un yogur usando bacterias diseñadas". Las personas las ingieren y el médico controla las bacterias a través de la dieta de esos pacientes.