La levadura sintética, cada vez más cerca

Un consorcio científico diseña cinco nuevos cromosomas sintéticos de levadura, acercando más la posibilidad de fabricar ‘a la carta' la célula eucariota.

Redacción. Madrid | 09/03/2017 20:00

El Proyecto SC2.O busca fabricar los 16 cromosomas de la levadura. (Science)

Los científicos del Proyecto del Genoma de la Levadura sintética (Sc2.0), que hace unos años fabricaron un cromosoma artificial de este microorganismo, presentan ahora otros cinco más, lo que constituye más de un tercio del ADN completo de la levadura, Saccharomyces cerevisiae.

Los resultados, que desgranan en siete estudios en la revista Science son un avance importante en el camino hacia la construcción del primer organismo totalmente sintético complejo, que este consorcio Sc2.0 espera hacer en el futuro, y que consistiría en un intercambio de los 16 cromosomas de levadura por otros tantos sintéticos.

La levadura es un modelo importante para la bioingeniería y sus múltiples aplicaciones. Sin embargo, el diseño completo de genomas sintéticos busca producir mejores versiones del microorganismo que puedan perfeccionar los alimentos, biocombustibles y fármacos y vacunas, por citar algunos.

En marzo de 2014, los investigadores dirigidos por Jef Boeke, director del Instituto de Sistemas Genéticos en el Centro Médico Langone de la Universidad de Nueva York, construyeron por primera vez un cromosoma eucariota de levadura, denominado synIII. Ahora, describen el primer ensamblaje de los cromosomas de levadura synII, synV, synVI, synX y synXII.

Estos estudios se acompañan de otro que establece, en términos generales, los procedimientos y objetivos de la creación de un genoma eucariota completamente sintético de la levadura. Además, un séptimo trabajo proporciona la primera mirada a la estructura tridimensional de varios cromosomas sintéticos, incluyendo cepas con más de un cromosoma artificial.

El trabajo de construcción de cromosomas ha requerido primero del uso de un software especialmente diseñado, BioStudio, para crear los cromosomas buscados. Esto implicaba hacer cambios conservadores, como eliminar algunas de las regiones repetitivas y menos utilizadas de ADN entre los genes. En otros casos se desplazaron grandes franjas de ADN de un cromosoma a otro. A pesar de esos cambios, los científicos afirman que una vez que los cromosomas alterados se insertaron en las células vivas de levadura, estas crecieron normalmente. "Esta plasticidad sugiere que es posible hacer cambios aún mayores, explorando así los límites de la ingeniería del genoma para que la levadura genere productos más útiles", dice Boeke.

Los investigadores colocan en los cromosomas sintéticos marcadores llamados loxPsym junto a los genes que se creen no esenciales; de esta forma, podían cambiar o eliminar esos genes y observar si la levadura sobrevive. Pero en algunos casos, la introducción de loxPsym redujo la expresión de genes esenciales, lo que generó problemas al microorganismo. Con ello, los científicos pueden comprender mejor cuáles son los componentes genéticos necesarios para la vida.

Estos trabajos también recogen cómo la investigación ha requerido el diseño de nuevos sistemas para "depurar" los cromosomas reconstruidos. A pesar de una meticulosa planificación, los cromosomas sintéticos funcionan mal a veces, al incorporarse en una célula viva. Ahora los científicos investigan las causas y las nuevas técnicas que han desarrollado parecen acelerar esas pesquisas.

"Entre otras aplicaciones, este enfoque allana el camino a una nueva era de manipulación génica, tal como en terapia génica, ahora limitada a la administración de un solo gen, pero que podría ampliarse para permitir la introducción de genes más grandes o grupos genéticos, con fines terapéuticos", dice Boeke.