Avance para crear genomas de organismos complejos en el laboratorio

 

Un consorcio ha fabricado artificialmente seis cromosomas de la levadura de cerveza.  En un paso más hacia la fabricación de células artificiales, un consorcio internacional de científicos ha completado el diseño de un genoma sintético de Saccharomyces cerevisae, la levadura de cerveza. Según publica hoy Science , el consorcio ya ha logrado construir en el laboratorio más de un tercio del genoma.

 

Se trata de la primera vez que se rediseña artificialmente todo el material genético de una célula eucariota –las que forman desde las amebas hasta los seres humanos– . Son células altamente complejas; su enorme genoma está fragmentado en unidades llamadas cromosomas, y protegido dentro de un núcleo.

“La levadura es el eucariota mejor caracterizado”, señala por correo electrónico Joel Bader, director del diseño e investigador de la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins (EE.UU.). Este hongo, formado por células individuales, es uno de los modelos más utilizados en investigaciones genéticas y biotecnológicas, por su sencillez y su amplio uso en la industria: es el responsable de la fermentación del pan, la cerveza y el vino. 

Avance para crear genomas de organismos 2

La levadura de cerveza es el organismo eucariota mejor caracterizado, y el más utilizado en la industria alimentaria y biotecnológica (jarun011 / Getty Images/iStockphoto)

 

Pese a su relativa simplicidad, el genoma de S. cerevisiae es casi doce veces más grande que el único genoma artificial sintetizado hasta la fecha, el de una bacteria del género Mycoplasma, presentado en 2010 en Science. La levadura tiene, agrupados en 16 cromosomas, algo más de 6.000 genes – frente a los 473 de Mycoplasma–, según la base de datos que recoge su genoma.

El nuevo genoma artificial, al que los científicos han llamado Sc2.0 (de S. cerevisiae), está basado en el natural, pero incorpora algunos retoques. Por ejemplo, tendrá 17 cromosomas en lugar de 16, y se han eliminado algunas regiones para mejorar su estabilidad. Los investigadores también han introducido varias secuencias que les permitirán modificarlo rápidamente y a gran escala, lo cual facilitará los estudios genéticos.

El consorcio espera haber ensamblado el genoma completo y haberlo introducido en una única levadura en tres años

Una vez diseñado el genoma, los científicos lo han dividido en partes para enfrentarse al reto de la construcción. Trozo a trozo, equipos de EE.UU., Reino Unido y China han ensamblado ya seis cromosomas enteros y el fragmento de un séptimo, lo que supone algo más de un tercio del genoma de la levadura. Tras hacer público el primero de ellos en 2014, los nuevos cinco se presentan también hoy en Science.

Joel Bader anuncia que en uno o dos años el consorcio planea tener listos todos los cromosomas, cada uno en distintas células de S. cerevisiae. En tres años, esperan lograr combinarlos todos en una única levadura: el primer eucariota con un genoma cien por cien artificial.

Reconstruir para entender la naturaleza

Según Bader, los organismos sintéticos contestarán preguntas hasta ahora sin respuesta acerca del funcionamiento de los genes y los cromosomas. Al ser más manipulables, además, los genomas artificiales permitirán optimizar procesos biotecnológicos, como la producción de fármacos o biocombustibles, para hacerlos más eficaces.

Para Luis Serrano, investigador Icrea y director del Centre de Regulació Genòmica de Barcelona (CRG), quien no ha participado en el estudio, la diferencia respecto a otras técnicas de ingeniería genética está en la escala: mientras que en la biotecnología convencional se alteran unos pocos genes, los genomas artificiales abren la posibilidad a modificaciones mucho mayores.

“Tenemos las herramientas para diseñar estos cromosomas, pero seguimos sin entender muy bien cómo funciona un organismo”

Luis Serrano

“En biología sintética, las limitaciones son la imaginación y la capacidad que tengas para jugar con el organismo con el que trabajas”, declara a Big Vang en entrevista telefónica. No obstante, el investigador advierte sobre lo mucho que todavía queda por descubrir. “Tenemos las herramientas para diseñar estos cromosomas, pero seguimos sin entender muy bien cómo funciona un organismo”.

http://www.lavanguardia.com/ciencia/planeta-tierra/20170309/42716826424/avance-crear-genomas-organismos-complejos-laboratorio.html

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