Gente 2.0: esta genética quiere crear un genoma artificial sintetizando nuestro ADN

Los científicos planean sintetizar completamente el genoma en una célula viva, lo que haría que el material fuera funcional, dentro de diez años, a un costo proyectado de $ 1 mil millones.

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En julio de 2015, 100 genetistas se reunieron en el Centro del Genoma de Nueva York para hablar sobre la levadura. Con una longitud de 12 millones de pares de bases, es el genoma más grande que los científicos han intentado producir sintéticamente.

Andrew Hessel, investigador del grupo de investigación Bio / Nano de Autodesk, fue invitado a hablar en el evento. La audiencia le preguntó qué cuerpo debería sintetizarse más. «Le dije: ‘Mira alrededor de la habitación. No tienes a nadie aquí y estás haciendo la ingeniería genética más sofisticada del mundo «, recuerda Hessel.» ¿Por qué no sacas una página de la historia y subes el listón? El genoma humano «.

Esto desencadenó una discusión grupal que permaneció en la mente de Hessel durante semanas. Poco después, se puso en contacto con George Church, un destacado genetista de la Universidad de Harvard, para evaluar su interés en lanzar lo que en realidad sería el Proyecto Genoma 2.0 Humano. «Era obvio para mí», recuerda Hessel. «Si pudiéramos leer y analizar un genoma humano, tendríamos que escribir uno».

Un año después, su desafío se había convertido en realidad. En mayo de 2016, científicos, abogados y funcionarios gubernamentales se reunieron en Harvard para discutir el Proyecto de Escritura del Genoma Humano (HGP-Writing), un plan para construir genomas completos a partir de ADN sintetizado químicamente. Se basará en el proyecto del genoma humano de $ 3 mil millones (£ 2,3 mil millones), que mapeó cada letra del genoma humano.

Liderando el evento en Harvard estuvo Church, cuyo laboratorio sintetiza el genoma de E. coli de 4,5 millones de pares de bases y Jef Boeke 1, el genetista de la Facultad de Medicina de la NYU detrás del proyecto de síntesis de levadura. «Creo que nos hemos dado cuenta de que nos estamos volviendo lo suficientemente buenos en los dos genomas que deberíamos discutir con los más antiguos», dice Church.

«Si podemos lograr esto, debería ser posible escribir genomas grandes en horas», dijo Andrew Hessel.

Un artículo científico publicado después de la reunión presentó oficialmente la propuesta del grupo: avanzar drásticamente en las tecnologías de síntesis de ADN, para que la producción artificial de genomas sea más fácil, rápida y barata. Actualmente, podemos sintetizar hebras cortas de ADN con una longitud de hasta aproximadamente 200 pares de bases, pero el gen promedio tiene varios miles de pares de bases. Incluso este proceso limitado es ineficaz, caro y lento. Pero es vital: en las ciencias biológicas, el ADN sintetizado es la base de los experimentos que impulsan todo, desde la investigación del cáncer hasta el desarrollo de vacunas. Para los científicos, es como trabajar con una herramienta contundente pero necesaria.

El enorme genoma humano de tres mil millones de pares de bases se considera el objetivo final del proyecto, que cuelga como una zanahoria para estimular la innovación. Los científicos tienen la intención de sintetizarlo completamente en una célula viva, lo que haría que el material fuera funcional, dentro de diez años, a un costo proyectado de mil millones de dólares. Los frutos de HGP-Write podrían tener un gran impacto en el mundo real. Pero en su forma actual, dicen los científicos, es principalmente un llamado al progreso tecnológico en biología sintética. El anuncio de mayo, sin embargo, recibió una recepción congelada por parte de algunos. Un puñado de científicos invitados al evento se negaron a participar, debido a la decisión de los organizadores de no incluir a la prensa. La iglesia dice que fueron excluidos debido al embargo sobre el papel futuro.

Hay mayores preocupaciones: la producción de genoma artificial plantea el problema éticamente perturbador de las patentes de genes. Otras preocupaciones, que se hacen eco de quienes rodearon por primera vez la tecnología de edición de genes CRISPR, son las de los diseñadores y los bebés huérfanos. «Ir más allá de la lectura del ADN para escribir el ADN es el siguiente paso natural», dijo Francis Collins, director de los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. Sin embargo, advierte que cualquier proyecto con implicaciones en el mundo real requeriría «una discusión extensa desde diferentes perspectivas, incluyendo en particular al público en general».

Las aplicaciones más allá del laboratorio son una realidad lejana: la síntesis de un genoma humano puede incluso resultar inoperable. En cualquier caso, ninguno de los resultados del proyecto será «tan interesante o evocador como un niño», dice Hessel. «Simplemente llegó a nuestro conocimiento entonces [after the meeting] eran tan ridículos que nos permitieron atravesar rápidamente esa burbuja de desinformación y mala interpretación. «

El objetivo central de HGP-Write es mejorar las tecnologías de síntesis para que sea más fácil escribir cadenas más largas de material genético. El ADN se elabora mediante un software que proyecta la apariencia de una hebra, seguido de máquinas en un laboratorio que utilizan esta plantilla para sintetizarlo y ensamblarlo. Es un proceso extraño que limita la producción a tramos cortos de ADN. Pero Hessel ve el potencial de un software mejorado que permita un diseño del genoma y herramientas de impresión más precisos que, por ejemplo, aprovechen las enzimas para construir ADN de la forma en que lo hace en nuestras células. «Si podemos hacer eso, debería ser posible escribir grandes genomas en unas pocas horas», dice.

También se podrían sintetizar genomas más pequeños de plantas y animales a lo largo del camino. Un beneficio científico importante podría ser la creación de líneas de células vivas para pruebas farmacéuticas. La síntesis del genoma completo también reduciría el costo de la edición de genes. CRISPR permite modificaciones de ADN individuales, pero producir un genoma completo permitiría miles de ediciones a la vez. La iglesia ve la posibilidad de que la modificación del genoma sea resistente a múltiples virus, por ejemplo.

Pero estos son los «subproductos» de HGP-Write, en opinión de Hessel: el propósito real del proyecto es crear el ímpetu para los avances tecnológicos que conducirán a estos beneficios a largo plazo. «Simplemente llegó a nuestro conocimiento entonces [synthesis] las tecnologías están mejorando exponencialmente, deberíamos seguir impulsando esta mejora, en lugar de girar la manivela a ciegas y de manera costosa «, dice Church. En 20 años, esto podría reducir el costo de sintetizar un genoma humano a $ 100,000 en comparación con los $ 12 mil millones estimados una década atrás.

En los próximos meses, los científicos intentarán tomar HGP-Write de la propuesta del proyecto. Eso depende de la financiación. Autodesk ha prometido 250.000 dólares, pero los organizadores quieren recaudar 10 millones de dólares para finales de 2017. Mientras tanto, ampliarán la conversación HGP-Write. «Quiero que sea lo más abierto y transparente posible», dice Hessel, «y mantener el mayor interés posible en esta poderosa tecnología universal, que nos permitirá llevar nuestra intención a las máquinas que llamamos vida». tenemos que saber cómo hacer eso «.

  1. Boeke, JD y col. (2016) The Genome Project-Write, Science, 10: 1126 / science.aaf6850.

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