Bacterias que saben contar (y su utilidad)

Ingenieros biomédicos de la Universidad de Boston han modificado genéticamente a un grupo de bacterias para que aprendan a contar. El equipo, dirigido por el profesor James J. Collins, ha agregado una secuencia de genes que permiten a estos diminutos seres contar eventos, y asegura que el experimento abre la puerta a una multitud de aplicaciones potenciales, como el desarrollo de nuevos medicamentos y la detección de peligros medioambientales.

El profesor James J. Collins, ingeniero a cargo del equipo que diseñó y ejecutó la modificación genética que permite a un ser tan pequeñito como una bacteria contar eventos, no puede ocultar su entusiasmo. “Esta es probablemente la aplicación más compleja abordada por la biología sintética”, repite cada vez que tiene un micrófono delante. El entusiasmo es comprensible. Si bien muchas veces se ha trasteado con los genes de un ser vivo para que pueda hacer cosas que de otra forma no podría (incluso para que brillen en la oscuridad) nunca se había hecho algo de la envergadura del proyecto de la Universidad de Boston. Los detalles de la investigación se publicaron en la edición del pasado 29 de mayo de la revista Science, con el título "Synthetic Gene Networks That Count”, algo así como “Redes de genes sintéticos que pueden contar".

La biología sintética aborda cuestiones de investigación biológica con un enfoque propio de la ingeniería. En efecto, los investigadores encargados del diseño y la construcción de redes de genes, “empalmaron” trozos del genoma de las bacterias para modificarlas y permitirles ejecutar tareas específicas que, de alguna forma, nos puedan resultar útiles. Así es como se obtienen microorganismos capaces de fabricar determinadas moléculas o, como en este caso, capaces de llevar la cuenta de las veces que ocurrieron determinados eventos. En el fondo, el proceso es similar a la instalación de programas informáticos en un ordenador, pero a nivel biológico.

El grupo de genes modificados por Collins podría convertirse en una herramienta muy poderosa para la biología sintética, ya que puede ser “enganchado” en casi cualquier otro microorganismo. Concretamente, la modificación genética permite a los investigadores “programar” las bacterias para que se autodestruyan luego de una determinada cantidad de cambios en algún parámetro medioambiental, como la presencia (o ausencia) de una determinada toxina o la luz solar. Otra aplicación para este descubrimiento sería la de agregar a cualquier organismo experimental un mecanismo capaz de autodestruirlo luego de un determinado tiempo, para prevenir posibles catástrofes en caso de que se diseminasen por accidente. También es posible que los chicos de DARPA ya estén babeando al imaginar un arma biológica capaz de machacar una ciudad y luego autoeliminarse para permitir al ejército de turno tomar las instalaciones sin riesgo.

Como sea, el trabajo de Collins ha abierto la puerta a un futuro en el que las bacterias puedan destruirse luego de un determinado número de divisiones celulares o después de un período de tiempo especificado. "Esta aplicación es fundamental como mecanismo de seguridad", dice Collins. "Si se diseña un microorganismo para ser liberado en el medio ambiente, o en el cuerpo humano para proporcionar algún beneficio terapéutico, podemos garantizar que después de un cierto período de tiempo la cantidad de ejemplares vivos en el medio ambiente o en el cuerpo será cero", agrega.

El equipo ha introducido estos genes sintéticos en el ADN de ejemplares de Escherichia coli (E. coli), que quizás sea el organismo procarionte más estudiado por el ser humano (y del que se conoce a fondo su genoma). La cadena, llamada Riboregulated Transcriptional Cascade (RTC), lleva la cuenta de las veces que ocurre un suceso. Los investigadores han programado el sistema para que después de la tercera vez que ocurra el evento, la red transcriba el gen de una proteína fluorescente, haciendo brillar a la  E. coli. Sin dudas, se trata de un descubrimiento fundamental para el futuro de la bioingeniería.