«Hemos replicado en química lo que solo era posible en biología»: presentan la primera célula construida desde cero

A lo largo de los últimos años, distintas adaptaciones cinematográficas como Parque Jurásico (1993), Gattaca (1997) o Prometeo (2012) juegan con la idea de reconstruir y crear células desde cero. Durante décadas hemos dejado estas ideas aparcadas, más propias de la ciencia ficción. Sin embargo, un equipo de la Universidad de Minnesota (EE.UU.) habría dado un paso clave en lo que a la manipulación genética se refiere.

Un estudio dirigido por los profesores asociados Kate Adamala y Aaron Engelhart habría documentado sobre el desarrollo de la primera célula sintética del mundo con un ciclo de vida completo, construida enteramente a partir de componentes químicos no vivos.

El proyecto, llamado SpudCell, representa un gran avance en la ingeniería biológica, pudiendo ofrecer soluciones a algunos de nuestros problemas más complejos en medicina e ingeniería.

«Este es probablemente el proyecto más apasionante en el que he trabajado», dijo Adamala. «Hemos replicado en química lo que antes solo era posible en biología: el conjunto completo de comportamientos de una célula. Esto demuestra que las funciones más fundamentales de la vida, como el crecimiento y la replicación, no necesitan una chispa mágica misteriosa».

Entre las características de esta célula sintética destaca que puede replicar a la perfección el ciclo de vida de una célula biológica. SpudCell es capaz de selección, replicación del genoma, crecimiento, adquisición de recursos mediante la alimentación y división codificada genéticamente.

Hay que tener en cuenta que las células naturales se dividen mediante una estructura interna llamada citoesqueleto, lo que ha representado un obstáculo en la investigación de células sintéticas. SpudCell evita la necesidad de un citoesqueleto gracias a proteínas que se agrupan en la superficie de la membrana hasta que la tensión mecánica provoca su ruptura. De esta manera, la célula sintética puede generar proteínas que se acumulan en la membrana y fuerzan su división.

En este contexto, los investigadores introdujeron una modificación genética que incrementó la producción de la proteína de fusión, lo que dio como resultado células que crecían más rápido y producían más descendencia. Tras cinco generaciones, la variante de crecimiento más rápido superó a la original. En condiciones de escasez de nutrientes, la ventaja aumentó, demostrando la existencia de selección y competencia en un sistema químico totalmente sintético.

Los biólogos habían especulado que el genoma de una célula viva podría ser de tan solo 113 kpb, pero el genoma de SpudCell es aún más pequeño, con 90 kpb. En lugar de un único cromosoma, el genoma está dividido en siete plásmidos de ADN independientes. Esta estructura modular permite al equipo programar diversas funciones celulares de forma independiente. Con el desarrollo continuo, SpudCell y sus sucesores serán capaces de realizar funciones y comportamientos cada vez más complejos.

«Este trabajo es solo el comienzo. Estamos demostrando que es posible diseñar las funciones básicas de la célula. Para aprovechar al máximo el potencial de esta tecnología necesitamos un esfuerzo internacional conjunto. El papel de Biotic es concentrar los esfuerzos de ingeniería y hacerlos compatibles con una plataforma común. SpudCell es esa plataforma, y con Biotic estableciendo los protocolos de colaboración, estamos deseosos de comenzar a aplicar esta tecnología a desafíos importantes», añadió Adamala.

Aún queda mucho trabajo por hacer para convertir la construcción de células SpudCell individuales en un verdadero proceso de ingeniería.

La mayoría de los productos manufacturados de los que dependemos –medicamentos, materiales, productos químicos industriales– requieren transformaciones moleculares que actualmente realizamos mediante la utilización de células naturales o con procesos químicos industriales agresivos que implican enormes costes energéticos.

Por ello, las células creadas desde cero podrían llevar a cabo transformaciones moleculares imposibles con la química industrial. Esto podría transformar la medicina molecular, permitiendo la creación de moléculas terapéuticas precisas, incluyendo fármacos que incorporen aminoácidos nunca antes utilizados por la evolución. Podríamos ver materiales cultivados, en lugar de sintetizados, y métodos de fabricación que operen a temperaturas biológicas, no industriales. Todo ello se basa en una plataforma verdaderamente modificable, que SpudCell ofrece por primera vez.