Los científicos han construido una célula desde cero

Los creadores de HEIR las llaman “Células de Patata”. Aunque suene poco glamuroso, sigue siendo un halago. Una patata es sólida, robusta y funcional. Las células creadas en el laboratorio de Kate Adamala en la Universidad de Minnesota son, en sus propias palabras, “débiles” e “indefensas”. No tienen metabolismo, sino que dependen de un entorno específico para casi todo lo que necesitan. No hacen más que seguir los programas de crecimiento y reproducción escritos en sus siete bucles de ADN de diseño.

Pero eso basta para convertirlas en revolucionarias. A diferencia de cualquier otro organismo que crezca y se reproduzca bajo control genético, ni las SpudCells ni ninguna de sus partes tienen ancestros. Sus cuerpos y genomas fueron construidos en el laboratorio desde cero, con cada molécula especificada con precisión. Según John Glass, pionero en este campo que trabaja en el Instituto J. Craig Venter de San Diego, esto convierte a las SpudCells en «un hito en la historia de la biología y las células sintéticas». Dicho esto, añade: «La mayoría de la gente no comprenderá su importancia».

Una de las razones por las que quizás no se valora lo suficiente es que crear células vivas no es difícil en sí mismo; otras células lo hacen constantemente. Si se empieza con una sola bacteria al comienzo del día, se pueden tener un millón para la hora del té. Pero ningún ser humano puede crear una desde cero, y los mecanismos mediante los cuales las propias células lo hacen siguen siendo un misterio.

En la década de 2010, el Dr. Glass y sus colegas utilizaron estudios que habían identificado todos los genes de los que una bacteria podía prescindir para intentar crear un genoma mínimo: un conjunto de 473 genes que parecían absolutamente esenciales. Luego trasplantaron un cromosoma que contenía todos esos genes a otra bacteria. Algunas de las células descendientes heredaron solo el nuevo cromosoma; las que aún conservaban el ADN antiguo fueron eliminadas. Si las células resultantes no funcionaban, los investigadores realizaban ajustes y volvían a intentarlo.

Finalmente, ese proceso produjo células optimizadas con un genoma pequeño y completamente sintético, capaces, sin embargo, de reproducirse. Pero los investigadores no sabían con exactitud cómo. Se sabía que muchos de los 473 genes participaban en procesos vitales, como la replicación del ADN , la síntesis de proteínas, el metabolismo de los alimentos, etc. Pero las funciones de casi un tercio de ellos eran desconocidas. Diez años después, entre 60 y 70 siguen siendo un misterio.

Vida media

La Dra. Adamala trabajó desde abajo hacia arriba, en lugar de desde arriba hacia abajo. En vez de preguntarse qué genes podía omitir una célula existente, añadió genes cuyas funciones se conocían en burbujas inanimadas de membrana grasa llamadas liposomas. Todo lo que hacen las células resultantes, lo hacen gracias a las moléculas que el equipo de la Dra. Adamala insertó. Esto elimina cualquier misterio.

La más impresionante de estas capacidades es la reproducción. Si suficientes proteínas grandes —prácticamente cualquier proteína grande— se adhieren a la superficie de un liposoma, este se pliega sobre sí mismo y se convierte en dos liposomas más pequeños. Los genomas dentro de las SpudCells expresan una proteína que se inserta en sus membranas externas y atrae proteínas grandes del medio en el que crecen las células. Una vez que suficientes de estas proteínas —el Dr. Adamala las llama “rebotadores”— se adhieren a la superficie del liposoma, este se pliega y se divide. Si cada nueva SpudCell tiene copias de los siete cromosomas pequeños, el mismo proceso comienza de nuevo. En una prepublicación del 1 de julio, el Dr. Adamala describe cómo logró que las SpudCells se reprodujeran de esta manera durante cinco generaciones.

Esto no significa que las células estén vivas, o al menos, no del todo. Solo pueden producir algunas de las moléculas necesarias para captar la información de sus genes y convertirla en proteínas. Crecen únicamente porque se alimentan de liposomas nutritivos, pero sin ADN , con los que pueden fusionarse. Aun así, las poblaciones de SpudCells pueden evolucionar. Si se parte de una población en la que algunas células poseen promotores genéticos que potencian la producción de la proteína necesaria para fusionarse con los liposomas de los paquetes de alimento, entonces, tras algunas generaciones, esa variante se convierte en la forma dominante.

El problema con las SpudCells es que, al carecer de células precursoras, son difíciles de crear. La Dra. Adamala afirma que su prepublicación es el resultado de aproximadamente cinco años de trabajo de investigación. Otros laboratorios han aprendido algunas de las técnicas, pero principalmente mediante el intercambio de investigadores con el laboratorio de la Dra. Adamala. Por este motivo, ella y algunos colegas también están creando una organización de investigación sin ánimo de lucro llamada Biotic.

La mayor parte de la biología de laboratorio es artesanal. Las técnicas se estandarizan y automatizan solo cuando hay mucha demanda. Uno de los objetivos de Biotic (que significa «La biología es tecnología abierta que inspira la civilización») es estandarizar y automatizar procesos desde el principio, con la esperanza de impulsar esa demanda y, por lo tanto, acelerar el progreso. Se espera que sistemas como el del Dr. Adamala sean fáciles de replicar, modificar y desarrollar mediante la adición de módulos estandarizados similares.

Drew Endy, biólogo de la Universidad de Stanford y uno de los fundadores de Biotic, explica que la idea es utilizar fondos filantrópicos para convertir técnicas como las empleadas por el Dr. Adamala en la base de ingeniería de un tipo de biología sintética que va mucho más allá de las capacidades actuales del campo. Se suele hablar de ciencia pura, pero rara vez de ingeniería pura. Sin embargo, si así fuera, la filosofía de Biotic de «construir cosas para aprender a construirlas» encajaría a la perfección.

Planificando una revolución

Es cierto que las células sintéticas no son una solución práctica para ningún problema a corto plazo. Pero la capacidad de diseñar artefactos autoensamblables que puedan reproducirse podría ser la base de una nueva tecnología transformadora de uso general. Los fundadores de Biotic creen que esta posibilidad debe ser explorada rápidamente por una comunidad de investigación consciente tanto de las promesas como de los riesgos, imbuida de un propósito común y comprometida con la transparencia. Si esto suena como la visión original de Open AI —un gran laboratorio de IA que comenzó como una organización sin fines de lucro con grandes aspiraciones—, es porque, según el Dr. Endy, así es. El hecho de que Open AI no haya estado a la altura de su propósito fundacional no significa que dicho propósito fuera malo.

Los fundadores de Biotic no son los únicos impulsores de la aceleración de células sintéticas. Chenli Liu, un investigador chino, dirige un gran instituto de biología sintética en Shenzhen cuyo lema es “construir para aprender, construir para usar”. En mayo, el Dr. Liu y otros investigadores de más de una docena de institutos en China, junto con colegas de Japón, Malasia, Singapur, Corea del Sur y Tailandia, se unieron en la “Iniciativa SynCell Asia” para publicar un marco de trabajo para la construcción de una célula sintética. Este marco presenta planes ambiciosos para el desarrollo de varios módulos centrales que pueden integrarse en una “Autocélula” verdaderamente viva en una " biofundición impulsada por IA “. Las probabilidades de que sea tan abierta como Biotic parecen escasas.

En cierto modo, el nombre “SpudCell” es solo una broma. Los colegas de la Dra. Adamala habían empezado a referirse a sus creaciones como “células de Adamala”, algo que a ella no le gustaba. “‘Llámenlo como quieran; llámenlo patata si quieren’”, recuerda haber dicho. “Y Drew dijo: ‘Vale, es una patata, es una SpudCell’”. Pero el nombre, que suena ridículo, podría tener una resonancia semi-seria. El Dr. Endy establece una analogía entre las SpudCells y el Sputnik, el primer satélite de la Unión Soviética. El Sputnik en sí era pequeño e inútil. Pero el “momento Sputnik” dio inicio a la rivalidad entre superpotencias que impulsó la Era Espacial. El Dr. Endy y los demás en Biotic también esperan que haya llegado el “momento SpudCell”.

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