Crean la primera célula sintética capaz de completar un ciclo vital completo

Un equipo de la Universidad de Minnesota creó una célula sintética capaz de alimentarse, crecer, dividirse y transmitir mutaciones ventajosas a su descendencia. El avance fue presentado a través de Biotic, una organización sin fines de lucro formada por científicos internacionales con el objetivo de impulsar y coordinar la investigación sobre células sintéticas y vida artificial.

Según informó el equipo, el trabajo fue enviado para su publicación en revistas científicas internacionales, pero fue rechazado en revisiones iniciales, por lo que se decidió hacer público el manuscrito completo y sus resultados a través de Biotic para garantizar el acceso abierto a la información.

¿Qué es SpudCell y cómo se construyó?

La SpudCell es una célula artificial formada con componentes no vivos, es decir, construida en el laboratorio a partir de sustancias químicas y no de material biológico natural. Su nombre proviene de su aspecto, ya que bajo el microscopio se parece a una papa.

Los investigadores ensamblaron la célula usando una combinación de moléculas y un genoma artificial. El genoma está dividido en siete plásmidos y contiene 90.000 pares de bases, lo que equivale a la “receta genética” mínima para que la célula funcione.

“Es una célula que fue construida, no nacida. Es construida, pero hace lo que hacen las células”, explicó Drew Endy, investigador de Stanford, en declaraciones citadas por The New York Times.

El proceso incluyó encapsular un sistema llamado PURE, que es una mezcla de proteínas, ARN y moléculas pequeñas, dentro de burbujas conocidas como liposomas. Es decir, crearon una especie de bolsa diminuta donde integraron todos los componentes esenciales para que la célula pueda realizar funciones básicas como alimentarse y reproducirse.

“La célula que hemos construido puede ser alimentada, crecer, replicar su genoma, dividirse y someterse a selección basada en mutaciones genéticas, lo que nos acerca al límite entre la química y la vida”, expresó el equipo en el artículo científico. En otras palabras, lograron que algo creado en el laboratorio imite varias funciones de los seres vivos.

¿Qué funciones realiza y por qué es novedosa?

SpudCell logra completar un ciclo vital básico: se alimenta, crece, replica su información genética y se divide en nuevas células. Además, puede transmitir mutaciones ventajosas a las siguientes generaciones, lo que significa que si aparece un cambio favorable en su “receta genética”, ese cambio se puede heredar.

La alimentación se produce mediante la fusión selectiva con liposomas “alimento”, es decir, burbujas especiales con nutrientes. Este proceso está controlado por una proteína de membrana llamada α-hemolisina. En palabras más simples, solo las células que fabrican suficiente cantidad de esta proteína pueden captar nutrientes y crecer.

El ciclo incluye fases de alimentación, replicación y división, que son los pasos mínimos que una célula debe cumplir para considerarse “viva” en términos prácticos. “La eficiencia de fusión depende de la expresión de la proteína αHL marcada con His y de la cantidad de lípidos Ni-NTA en la membrana”, subrayaron los autores. Es decir, cuanto más produce la célula esa proteína, más fácil le resulta absorber alimento.

¿Es SpudCell una forma de vida?

La pregunta sobre si SpudCell puede considerarse “vida” no tiene una respuesta definitiva. Los propios desarrolladores prefieren no afirmarlo de manera categórica. “La vida no es binaria. Por eso soy reacia a llamar a esto ‘vivo’. No hay una línea clara, aunque nos gustaría que la hubiera”, explicó Katarzyna P. Adamala, líder del proyecto, en diálogo con The New York Times. Es decir, no existe un acuerdo universal sobre qué es exactamente la vida y SpudCell se encuentra justo en el límite de esa definición.

El sistema depende de insumos externos para sobrevivir. Por ejemplo, necesita ribosomas y proteínas que se agregan desde fuera del laboratorio, y su capacidad para dividirse se pierde tras algunas generaciones. En otras palabras, la célula no es completamente autónoma y requiere ayuda para funcionar de manera continua.

“No quiero decir que muere, pero deja de funcionar”, reconoció Adamala sobre las limitaciones.

¿Qué experimentos demostraron su evolución y competencia?

Los investigadores introdujeron una mutación en el promotor del gen de αHL, usando una versión más fuerte llamada T7Max, que incrementa la producción de la proteína y la eficiencia alimenticia. Es decir, lograron que algunas células tengan una ventaja para alimentarse y crecer más rápido. En condiciones de recursos limitados, las células con este promotor eficiente aumentaron su presencia en la población.

En los experimentos realizados durante cinco generaciones, la proporción de células mutantes pasó de un 10% a un 38%. Esto significa que el sistema permitió estudiar cómo una ventaja genética se puede propagar en un entorno controlado y sencillo.

¿Qué aplicaciones y límites tiene esta tecnología?

El avance representa un modelo experimental para explorar los límites de la vida y la evolución. Sistemas como SpudCell podrían usarse para diseñar organismos artificiales para aplicaciones en biotecnología, como la fabricación de medicamentos o el desarrollo de nuevas formas de capturar dióxido de carbono. Es decir, la tecnología serviría para crear herramientas útiles en salud y medioambiente.

Aun así, existen limitaciones. Solo alrededor del 30% de las células hijas mantiene el genoma completo tras cinco generaciones, lo que implica que la transmisión genética no es perfecta. Además, la división celular y el mantenimiento de la función metabólica dependen de intervenciones externas, lo que impide que las células sobrevivan fuera del laboratorio.

“La célula sintética que presentamos representa un paso fundamental hacia la definición mínima de la vida en términos químicos. Aunque no iguala la capacidad y complejidad de las células vivas naturales, todos sus genes esenciales están identificados y bajo control experimental”, concluyeron los responsables del estudio. En otras palabras, lograron identificar y controlar todos los elementos necesarios, aunque falta alcanzar la autonomía total.

¿Cuáles son los próximos pasos en la investigación?

El siguiente objetivo es lograr que SpudCell pueda fabricar sus propios ribosomas y multiplicar su independencia. El equipo de Katarzyna Adamala también busca mejorar la transmisión genética y alcanzar la evolución espontánea, sin intervención humana. Además, se preparan reuniones internacionales para debatir los desafíos éticos y de seguridad que plantea la creación de vida artificial.

“Estamos en el comienzo de una nueva era”, afirmó Drew Endy, uno de los impulsores del proyecto.