En esta ocasión les presentaré una entrevista realizada a dos investigadores, quienes desde su perspectiva nos hablarán sobre la biología sintética. Contamos con el apoyo del Dr. Luis J. Figueroa Yánez, investigador titular del Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco y coordinador general de la Red Nacional de Biología Sintética de México y el Dr. Julio Valdivia Silvia, director del Departamento de Bioingeniería de la Universidad de Ingeniería y Tecnología (UTEC-Perú) y director del Centro de Investigación de Bioingeniería de UTEC.
Primero definamos a la Biología Sintética, ¿Cómo la definiría usted?, ¿Podemos hablar de una unión entre el campo de la ingeniería y la biología?
Con respecto a esto, el Dr. Luis Figueroa indica que ambas áreas tienen una relación muy estrecha, y que la biología sintética puede definirse como una herramienta molecular, una época o una moda, y para que llegue a convertirse en un área o disciplina necesitamos todavía bases mucho más fuertes. Además, necesitamos tener la idea clara de que en la biología sintética se requiere la automatización y paralelización, de lo contrario estaríamos hablando de técnicas de biología molecular que uno normalmente utiliza para modificar un organismo.
Por su parte, el Dr. Julio Valdivia nos comenta que la biología sintética es una redefinición de lo que antes se denominaba como la Ingeniería Genética, la cual por sí sola no cubría lo esencial de las ingenierías, pues le faltaba una estandarización. Cuando entra el ciclo de la ingeniería donde, por ejemplo, queremos hacer un organismo que tenga las funciones A, B y C; habrá un proceso de diseño, modelamiento, implementación, validación y procedimientos ya estandarizados, es ahí cuando esta ingeniería se convierte en la biología sintética de hoy.
Ciclo de diseño, construcción y prueba (Fuente: Petzold C. et al, 2015)
El estudio en biología sintética se viene realizando desde hace mucho tiempo, se habla de esta desde los 60s – 90s ¿Cuál(es) cree usted que haya sido el avance más significativo de la biología sintética?
Para el Dr. Luis, la parte del periodo fundacional e intermedio de la historia de la biología sintética fue muy importante (nos recomienda revisar el artículo A brief history of synthetic biology, 2014). La automatización de procesos y cosas como codificar lo que vas encontrando en los genes y luego transferir esa información a un lugar con suficiente capacidad para relacionar datos, han sido hitos clave para el desarrollo de este concepto.
El Dr. Julio nos comenta que la biología sintética ha avanzado de manera acelerada y exponencial gracias a que se han acoplado diferentes herramientas, pero comienza a ser más potente en los años 2000, con procesos de estandarización de genes y herramientas moleculares, además de los hitos de la biología sintética y el hecho de cambiar la información de una computadora dada en unos y ceros a un lenguaje genético (Nos recomienda revisar la edición especial de Nature Microbiology: The milestones of synthetic (micro)biology).
Algunos avances en biología sintética
Fuente: Modificado a partir de Collins J. (2014)
En la actualidad, ¿Ya podemos hablar del ensamblaje del genoma completo de algún microorganismo u organismo usando la biología sintética?, ¿Cuáles son estos microorganismo u organismos?
El Dr. Luis, nos habla del ensamblaje de bacteriófagos, y nos comenta que pone énfasis en estos porque no son grandes en su genoma, y no son complicados de ensamblar tanto en su genoma como en proteínas. Además, se pueden considerar el caballo de Troya para cierto tipo de afecciones, pues hoy en día podemos colocar en el cuerpo de estos algún ARN de interferencia que haga que se active los mecanismos de defensa o que ataquen directamente a un virus a través de algún proceso de unión a algún elemento importante del virus.
Por otro lado, el Dr. Julio considera como un gran hito del ensamblaje de un genoma completo lo realizado por el grupo de Craig Venter, quienes sintetizaron el genoma de una Mycoplasma. Además, también menciona a E. coli y Saccharomices cereviseae como la generación de microorganismos que nos permiten hoy en día hablar de circuitos genéticos sintéticos y la posibilidad de armarlos dentro de una célula para que éstas tengan funciones específicas.
CRISPR-Cas9, una herramienta que en los últimos días está dando mucho que hablar ¿Cuál es la importancia de esta para el desarrollo de la Biología Sintética?
CRISPR-Cas9
Fuente: Modificado a partir de Doudna, JA y Charpentier, E. (2014)
Enorme y muy importante menciona el Dr. Luis, CRISPR se podría decir que se está volviendo la parte medular del desarrollo de sistemas y de la modificación de sistemas, tiene una cualidad muy interesante y es que puede servir para dos cosas; una es comprobar la funcionalidad y la otra es para poder modificar el código genético, de esta manera crear un organismo que haga lo que tu desees, además que con la automatización pues es mucho más sencillo, y los diseños ahora se hacen todo por computadora.
Por su parte el Dr. Julio nos indica que CRISPR es una herramienta molecular que ha servido para realizar de manera más específica algunas modificaciones, incluso en nucleótidos. Lo interesante es que este mecanismo está descrito en las bacterias. Ahora, si bien es cierto esta herramienta le ha dado mucho a la biología sintética ya que tiene un protocolo y procesos ya estandarizados, aún faltan algunos estudios, por otro lado, conlleva una gran responsabilidad que evoca al tema ético.
México/Perú es un país con una gran biodiversidad, ¿Qué tan segura es la biología sintética cuando se habla de proteger esta diversidad?
En este caso, ambos investigadores concuerdan con que la biología sintética puede ser bastante segura, sin embargo, existen algunos riesgos como en todo proceso genético. Más estos riegos se ven en la manera de trabajar y las facilidades que se tengan para modificar un organismo. Claro está que debe estar regulado, lo que se debería hacer es un trabajo conjunto y crear, por ejemplo, centros de control de biodiversidad como el Centro Internacional de la Papa (CIP). No podemos evitar el avance de la tecnología y menos de la investigación.
En cuanto a los avances existentes en México/Perú en temas de Biología Sintética ¿Qué nos puede comentar sobre estos?
En México hay varias instituciones que tienen buenos equipos; sin embargo, por ejemplo, no se producen enzimas, puede ser que sí, pero no con la pureza adecuada para ensamblar. Mucha de la materia prima no la tenemos, todo lo compramos. Eso es lo que se debe cambiar, se necesita gente creando, que se trabaje con la parte teórica y molecular, pero no hay capacidad para linear esto todavía. Sería importante la creación de una institución de gobierno que se encargue de este tema, comenta el Dr. Luis Figueroa.
En cuanto al Perú, el Dr. Julio nos menciona que existen algunas iniciativas, por ejemplo, en la UTEC se ha logrado crear un árbol que por fluorescencia alumbre por la noche, sin embargo, la energía que esta gasta es muy alta, ocasionando que el árbol envejezca más rápido. Aún no hay una experiencia grande en el país nos dice, quizá una pequeña para sensores, pero están todavía en prueba.
Por último, nuestros dos invitados nos han dejado un mensaje; el Dr. Luis nos dice que es importante tener la preparación adecuada para relacionar toda esta información, y no solo a nivel biológico, hay que ver el impacto social, la parte ingenieril y hasta económica. Por su parte, el Dr. Julio indica que estamos en un mundo en donde se pueden generar células que pueden ser modificadas para que luchen contra el cáncer, con tantos avances nos encontramos en momentos muy importantes y el Perú no debe quedarse atrás.
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