Las células sintéticas elaboradas mediante la combinación de componentes de la bacteria “Mycoplasma” con un genoma sintetizado químicamente pueden crecer y dividirse en células de forma y tamaño uniformes, al igual que ocurre con la mayoría de las células bacterianas naturales.
En 2016, investigadores dirigidos por Craig Venter en el Instituto J. Craig Venter de San Diego, California, EE.UU., anunciaron un hito científico al haber creado células sintéticas “mínimas”. El genoma de cada célula contenía solo 473 genes clave considerados esenciales para la vida. Las células recibieron el nombre de JCVI-syn3.0 en honor al instituto y tenían la capacidad de crecer y dividirse en gelatina para producir grupos de células llamados colonias.
Al inspeccionar más de cerca las células que se dividían, Venter y sus colegas se percataron de que no se dividían de manera uniforme y pareja para producir células hijas idénticas, como hacen la mayoría de las bacterias naturales. En lugar de ello, producían células hijas de formas y tamaños extraños.
“Los científicos desecharon todas las partes del genoma que pensaban que no eran esenciales para el crecimiento”, afirma Elizabeth Strychalski, del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de Estados Unidos, citada por New Scientist. Por esencial se entendía aquellos elementos necesarios para obtener colonias que crecían en una placa de cultivo, en lugar de lo que se necesitaba para producir células que se dividieran de manera uniforme y realista.
Al reintroducir varios genes en estas células bacterianas sintéticas y supervisar después cómo afectaban las adiciones al crecimiento celular bajo el microscopio, Strychalski y su equipo pudieron identificar siete genes adicionales necesarios para que las células se dividieran uniformemente.
Cuando los investigadores añadieron estos siete genes a JCVI-syn3.0 para producir una nueva célula sintética, comprobaron que era suficiente para restablecer la división y el crecimiento celular normal y uniforme.
Strychalski y sus colegas descubrieron que, si bien ya se sabía que dos de los siete genes estaban implicados en la división celular, cinco carecían previamente de una función conocida; es decir, una situación sin precedentes. James Pelletier, científico del Instituto Tecnológico de Massachusetts y coautor del estudio, comentó que “La célula mínima tiene muchos genes de función desconocida que, aunque no tenemos ni idea de lo que hacen, son necesarios para que la célula viva, por lo que es un área apasionante para futuras investigaciones”.
Por su parte, Drew Endy, de la Universidad de Stanford (California), acotó: “Estas observaciones son altamente relevantes, al permitir entender cómo funciona la vida y qué genes son necesarios para que las células funcionen de forma fiable”.
La conclusión principal de la investigación es que contribuye a entender los principios de los fenómenos de la vida, y la historia evolutiva de la vida. Esto se debe a que la célula mínima es un buen análogo del último ancestro común universal de toda la vida en la Tierra.
El nuevo hallazgo también acerca a la comunidad científica a la ingeniería de células vivas totalmente definidas, comprendidas y controlables. Libres de la complejidad de los sistemas vivos naturales, las células sintéticas son una herramienta tanto para la investigación básica como para la biotecnología.
Las aplicaciones potenciales son vastas, en la agricultura, la nutrición, la biomedicina y la remediación ambiental”, concluyó señalando Jeff Boeke, de la Universidad de Nueva York. “La capacidad de corregir y perfeccionar un código biológico como éste es un paso crucial para llegar a ese punto”.
Ilustración: Algunas de las primeras bacterias Mycoplasma sintéticas producidas por Craig Venter y sus colegas (Fotografía: New Scientist).
