Actualitat

El primer fong amb un cromosoma sintètic s’acosta a la vida artificial

Article publicat a Materia

Des de fa anys, un grapat de ments brillants escampades per mig món persegueixen un objectiu comú: crear vida. Aquest objectiu no és procrear, ni jugar a ser Déu, sinó dissenyar i generar formes de vida simples capaces de reproduir-se i proliferar per si mateixes. La teoria diu que si es poden dissenyar aquestes formes de vida des de zero també se’ls hi pot donar funcions noves, com generar combustibles que no arruïnin el planeta o fàrmacs de forma molt més simple i barata que en l’actualitat. És encara una meta llunyana, però avui un equip internacional d’investigadors presenta un important pas per aconseguir-ho.

L’equip liderat per Jeff Boeke , de la Universitat de Nova York, anuncia la primera llevat (un tipus de fong unicel·lular) que porta dins un cromosoma artificial dissenyat pel seu equip. Els cromosomes són els paquets en els que s’agrupen els gens dels éssers vius i, en els animals, són la unitat bàsica de l’herència que transmeten els pares als fills. La selecció d’un llevat no és casual. La Saccharomyces cerevisiae que s’ha fet servir és un dels organismes més usats pels humans. Els seus beneficis estan a l’abast de qualsevol en forma de pa, cervesa, vi i altres aliments i begudes fermentades.

En aquest sentit, aquests petits microbis unicel·lulars ja sustenten indústries milionàries. També salven vides: els llevats modificats genèticament fabriquen, per exemple, insulina que utilitzen milions de diabètics a tot el món. Les aplicacions del llevat a la biotecnologia no acaben aquí i hi ha moltes empreses que exploren el seu ús per a la fabricació de combustibles a partir de residus forestals, per exemple. Un altre avenç recent basat en llevats modificats genèticament ha estat l’obtenció d’una molècula que serveix per obtenir artemisina, el millor tractament actual contra la malària, aquesta malaltia que mata un nen per minut a l’Àfrica.

En aquesta línia, Boeke i el seu equip creuen que poder canviar a voluntat cromosomes complets dels llevats pot fer més fàcil i viable l’obtenció de fàrmacs com la artemisina o vacunes com la de l’hepatitis B.

“Jugant a ser Déu”

El que l’equip de Boeker ha fet ha estat acoblar un cromosoma complet ajuntant 273.871 fragments d’ADN. El seu treball es basa en el de Craig Venter, que el 2010 va generar un bacteri el genoma complet del qual havia estat compost artificialment afegint petites modificacions com cites de James Joyce o correus electrònics. Aquella troballa va tenir un impacte mundial i va originar tot tipus de discussions alienes a la ciència, inclòs el dubte de si Venter estava jugant a ser Déu.

El primer èxit de Boeker ha estat ser més mesurat i desvincular-se de la vida artificial per vendre la seva troballa. “El nostre treball ha mogut l’agulla de la biologia sintètica de la teoria a la realitat”, ha dit l’investigador en una nota de premsa facilitada per la seva universitat. A la pràctica l’investigador ha aplicat els mateixos principis que Venter per modificar un ésser molt més complex. Els bacteris que va usar Venter, Mycoplasma mycoides , tenen un sol cromosoma i no tenen nucli. El llevat, en canvi, té 16 cromosomes i pertany al gran grup dels eucariotes, que engloba tots els éssers vius amb nuclis cel·lulars al qual pertanyem tots els animals inclosos els humans. De fet, els llevats comparteixen al voltant d’un terç dels seus 6.000 gens amb els humans.

L’equip de Boeker ha trigat set anys a sintetitzar el cromosoma nombre tres del llevat. En part ho ha aconseguit gràcies al treball de desenes d’estudiants que va enrolar durant la seva etapa a la Universitat Johns Hopkins, on va llançar un projecte per sintetitzar el primer cromosoma complet del llevat, el Syn III. La seva versió final no és igual que la natural, sinó que ha eliminat a posta bona part de l’original. En concret ha tallat gairebé 43.000 lletres d’ADN en zones que no codifiquen proteïnes i també altres porcions en què la seqüència d’ADN es repeteix. El resultat és un cromosoma simplificat que, però, funciona a la perfecció en ser introduït en el llevat.

“Hem demostrat que les cèl·lules de llevat que porten aquest cromosoma sintètic són notablement normals”, ha explicat Boeke. “Es comporten de forma idèntica al llevat salvatge, però ara tenen noves capacitats i poden fer coses que les altres no poden”, ha ressaltat. El seu llevat és, per ara, l’ésser viu més complex que viu amb un cromosoma artificial en les seves entranyes.

Buscant la vida essencial

El treball obre un nou nivell de coneixement. Encara que els humans hem fet servir llevats durant segles encara desconeixem gran part de la biologia d’aquests microbis. Les modificacions que ha inclòs Boeker en els seus llevats serviran per eliminar gens de forma més fàcil i progressiva, endevinar la seva funció i arribar per fi a l’equipament essencial, la versió més senzilla de la vida.

“L’objectiu és deixar el llevat en el xassís i, a partir d’aquí, introduir altres circuits biològics que li permetin a aquestes llevats fabricar fàrmacs, combustibles o realitzar bioremediació d’abocaments”, explica Manel Porcar, un expert en biologia sintètica de la Universitat de València. Per ara, poder modificar cromosomes sencers només suposa un benefici per al coneixement bàsic d’aquests organismes, opina.

Però aquest coneixement és un pas previ sense el qual no es podrà arribar més lluny. Porcar ofereix un exemple. “Aconseguir que els llevats produïssin artemisina contra la malària va costar moltíssim temps i diners perquè no es coneixia profundament la biologia d’aquests organismes”. Saber quines són les funcions de cadascun dels seus gens de forma ràpida permetrà conèixer-los a la perfecció. Després es començaran a reprogramar amb gens o cromosomes “a la carta” per intentar que aquests organismes facin coses que no feien de forma natural, com generar fàrmacs contra la malària.

L’objectiu final és aconseguir un llevat 100% sintètic. La revista Science, on s’ha publicat l’estudi de Boeker , ressalta que ja hi ha diversos països centrats en acoblar altres cromosomes d’aquest organisme. Entre ells destaquen la Xina i el Regne Unit, mentre que altres potències emergents com l’Índia i Singapur podrien involucrar en el projecte. I l’equip de Boeker ja va amb avantatge, ja que en 2011 ja va sintetitzar un dels braços d’un altre cromosoma del llevat .

“Aconseguir un llevat 100% sintètic és qüestió de temps, si s’ha fet amb un cromosoma no hi ha raó per pensar que no es pugui fer amb tots”, ressalta Porcar. Potser llavors pugui parlar-se de la primera forma de vida artificial. “Per ara el que s’ha fet és com copiar la Gioconda, no hi ha hagut veritable creació”, conclou.