Científicos crean el primer organismo estable semisintético

Científicos del Instituto de Investigación Scripps (TSRI) han anunciado el desarrollo del primer organismo semisintético estable, que incorpora un par de bases sintéticas en su código genético.

El código genético de la vida contiene sólo cuatro bases naturales. Estas bases se unen para formar dos "pares de bases" -los peldaños de la escalera de ADN- y simplemente se han reorganizado para crear bacterias y mariposas, pingüinos y personas. Hasta ahora.

Basándose en su estudio de 2014 en el que sintetizaron un par de bases de ADN, los investigadores de Scripps han creado una nueva bacteria que utiliza las cuatro bases naturales (llamadas A, T, C y G), que todo organismo vivo posee, pero que también mantiene un par de bases sintéticas llamadas X e Y en su código genético.

El profesor Floyd Romesberg y sus colegas han demostrado ahora que su organismo unicelular puede mantener indefinidamente al par de bases sintéticas cuando se divide. Su investigación ha sido publicada en PNAS y la ha recogido Europa Press.

"Hemos hecho este organismo semisintético más parecido a la vida", dijo Romesberg, autor principal del nuevo estudio.

Aunque que las aplicaciones para este tipo de organismo todavía están lejos, los investigadores dicen que el trabajo podría ser utilizado para crear nuevas funciones para los organismos unicelulares que desempeñan papeles importantes en el descubrimiento de fármacos y mucho más.

Construyendo un organismo único

Cuando Romesberg y sus colegas anunciaron el desarrollo de X e Y en 2014, también mostraron que las bacterias modificadas de E. coli podrían mantener este par de bases sintéticas en su código genético. Lo que estos E. coli no podían hacer, sin embargo, era mantener el par de bases en su código indefinidamente a medida que se dividían. El par de bases X e Y se redujo con el tiempo, limitando las formas en que el organismo podría utilizar la información adicional de su ADN.

"Su genoma no es sólo estable durante un día", dijo en un comunicado Romesberg. "Su genoma tiene que ser estable para la escala de su vida. Si el organismo semisintético va a ser realmente un organismo, tiene que ser capaz de mantener esta información de forma estable".

Romesberg comparó este organismo defectuoso con un bebé. Tenía algo que aprender a hacer antes de que estuviera listo para la vida real.

Para desarrollar los medios para que el organismo unicelular retenga el par de bases artificiales, el equipo optimizó en primer lugar una herramienta llamada un transportador de nucleótidos, que lleva los materiales necesarios para que el par de bases no naturales se copie a través de la membrana celular.

"El transportador fue utilizado en el estudio de 2014, pero hizo que el organismo semisintético estuviera muy enfermo", explicó Yorke Zhang, coautor del estudio. Los investigadores descubrieron una modificación al transportador que alivió este problema, haciéndolo mucho más fácil para que el organismo crezca y se divida mientras que se aferra a X y a Y.

A continuación, los investigadores optimizaron su versión anterior de Y. El nuevo Y era una molécula químicamente diferente que las enzimas que sintetizan moléculas de ADN durante su replicación reconocieran mejor. Esto hizo más fácil para las células copiar el par de bases sintéticas.

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Finalmente, los investigadores establecieron un sistema de "revisión ortográfica" para el organismo usando CRISPR-Cas9, una herramienta cada vez más popular en experimentos de edición de genoma humano. Pero en lugar de editar un genoma, los investigadores aprovecharon el papel original de CRISPR-Cas9 en las bacterias. 

Su organismo semisintético fue capaz de mantener X e Y en su genoma después de dividir 60 veces, llevando a los investigadores a creer que puede mantener el par de bases indefinidamente. "Eso sugiere que todos los procesos de la vida pueden estar sujetos a manipulación", sentenció Romesberg.