La investigación de las bacterias espejo plantea riesgos importantes, advierten decenas de científicos

AComo biólogos sintéticos, hemos pasado las últimas décadas asombrados por los avances en este campo. En los últimos quince años, los biólogos sintéticos han almacenado libros, imágenese incluso vídeos en el ADN, desarrolló la capacidad de modificar y diseñar genes con notable precisióne incluso creard un organismo con Cromosoma diseñado usando una computadora y sintetizado en el laboratorio.^1-5

Estos avances nos han permitido desarrollar medicamentos eficaces contra enfermedades como la malariainnovar con materiales livianos, biodegradables y de alta resistencia como seda de araña artificialy Reforzar nuestra comprensión de cómo se forma la vida..^6-8 En muchos casos, estos avances fueron imprevistos y no habrían ocurrido si los científicos no hubieran podido realizar sus investigaciones libremente.

Sin embargo, recientemente se unió a varios otros científicos al convocar a una determinada línea de investigación para no Se debe realizar un trabajo que podría resultar en la creación de “bacterias espejo”.⁹ Se trata de bacterias formadas por todos los componentes que poseen las células naturales, pero cada biopolímero tiene una estereoquímica opuesta. Somos apasionados defensores de permitir que los científicos realicen sus investigaciones con la menor cantidad posible de límites a la curiosidad intelectual, y pedir una prohibición no es algo que hagamos con frecuencia o a la ligera. Sin embargo, toda regla tiene excepciones y ésta es una de ellas. A menos que surja evidencia convincente que demuestre que las bacterias espejo no presentan riesgos inaceptables, creemos que la investigación para desarrollar vida espejo no debería continuar.

El encanto de la vida en el espejo

La vida es profundamente compleja y fascinantemente misteriosa. Lo que nos atrajo hacia la biología sintética es precisamente cuánto podemos aprender sobre la vida (y todas las formas importantes en que podemos emplearla) al intentar reconstruirla desde cero. Es por esta razón que ambos hemos dedicado gran parte de nuestras carreras a la creación de células sintéticas.

Las células son los componentes básicos de la vida. La creación de células sintéticas mediante el uso de moléculas sintetizadas para reproducir funciones celulares, o ensamblando moléculas naturales en sistemas sintéticos, se puede utilizar para hacer de todo, desde desarrollar Hormigón autorreparable a base de bacterias. a crear un celda minima que nos permite investigar los primeros principios de la vida celular.^10,11

Las células mínimas son especialmente valiosas porque las células normales contienen muchos componentes diferentes que pueden reaccionar con muchas otras moléculas y células de formas complejas, lo que dificulta su uso para la investigación o el desarrollo de fármacos. Debido a que se crearon células mínimas eliminando genes que no son necesarios para el crecimiento en cultivos de laboratorio, son incapaces de sobrevivir fuera de nuestros laboratorios. La extrema simplicidad de estas células mínimas las convierte en plataformas ideales para que la investigación comprenda los conceptos básicos de la vida y cómo los medicamentos podrían afectar la biología celular básica.

Por estas razones, en 2018, nosotros, junto con otros, lanzamos el “Construir una celda”comunidad: una red de investigadores que tiene como objetivo desarrollar células vivas sintéticas.¹² Fue por esta época cuando también comenzamos a trabajar en el desarrollo de una “célula espejo”.

Muchas moléculas son quirales, lo que significa que existen en forma diestra y zurda. Cuando colocas una molécula quiral frente a un espejo, su imagen especular tiene una orientación tridimensional diferente. Las imágenes especulares de una bola o una copa de vino pueden parecer idénticas, pero la imagen especular de una mano derecha se verá como una mano izquierda. La naturaleza tiende a preferir una de estas formas. Por ejemplo, los aminoácidos (los componentes básicos de las proteínas) tienden a existir en forma “zurda”. Los azúcares, los componentes básicos de los carbohidratos, tienden a existir en forma diestra. El término “moléculas espejo” se refiere a moléculas con quiralidad opuesta a la forma que se encuentra más comúnmente en la naturaleza. Moléculas espejo antinaturales como aminoácidos diestros o azúcares zurdos han sido elaborados en laboratorios.^13,14

Muchas de las reacciones indeseables que evitan las células espejo dependen de la detección y reacción con moléculas quirales. Por lo tanto, las células formadas por moléculas espejo simplemente no interactuarían con la mayoría de las moléculas y células normales en primer lugar. Las células espejo podrían ofrecer un enfoque prometedor para estudiar formas de vida con mucha menos contaminación, o para producir medicamentos espejo que no se descompongan ni eliminen mediante procesos celulares en el cuerpo humano. Comenzamos a trabajar en células espejo para lograr estos beneficios y más; todos esperábamos que esta área de investigación tuviera éxito en las próximas décadas.

Con los componentes y nutrientes adecuados, las células normales pronto podrían ser impulsadas para formar formas de vida, como las bacterias. De manera similar, con los componentes y nutrientes adecuados, las células espejo podrían iniciarse para formar bacterias espejo. Esta tecnología está más lejos y, si sucediera, sería una hazaña de ingeniería increíblemente impresionante. Si bien inicialmente ambos estábamos entusiasmados con la perspectiva de desarrollar vida espejo, cuando supimos que las bacterias espejo podrían tener un impacto increíblemente mortal si alguna vez se introdujeran en la naturaleza, cambiamos de opinión.

¿Por qué son peligrosas las bacterias espejo?

A menudo ocurre que los organismos artificiales o modificados luchan más por sobrevivir que sus homólogos naturales. Los microorganismos desarrollados en entornos de laboratorio generalmente se cultivan en condiciones muy específicas y con nutrientes muy particulares cuya composición y concentraciones no reflejan las condiciones complejas y diversas que se encuentran en la naturaleza. Como resultado, si bien lamentablemente ocurren violaciones de laboratorio (cientos de Eventos de “posible liberación” por año lo que lleva a que se detecten al menos uno o dos eventos de infección por año; la mayoría de los que involucran organismos artificiales o modificados no resultan en un brote, ya que son demasiado “frágiles” para prosperar en el ambiente adverso del mundo exterior, lo que los convierte en presas fáciles. a depredadores naturales como los virus que atacan a las bacterias (bacteriófagos).¹⁵

Sin embargo, muchas interacciones entre organismos y células dependen, en primer lugar, de poder detectar y reaccionar con moléculas quirales. Su incompatibilidad con las reacciones biológicas naturales dejaría a las bacterias espejo sin depredadores naturales en la naturaleza, ya que los bacteriófagos u otros organismos no podrían detectarlas, matarlas ni digerirlas. Fundamentalmente, muchas de las respuestas inmunes en humanos, otros animales y plantas también funcionan detectando y reaccionando con moléculas bacterianas quirales. Si un ser humano fuera infectado con bacterias espejo, podría ser como si estuviera inmunocomprometido, ya que su sistema inmunológico enfrentaría grandes dificultades para detectar o matar las células espejo. Como resultado, las bacterias espejo podrían hipotéticamente replicarse a niveles extremadamente altos en el cuerpo humano, causando condiciones similares al shock séptico.

La desventaja de tener una biología que haga que las bacterias espejo sean “invisibles” para los enemigos naturales es que no podrían consumir muchos de los nutrientes quirales que se encuentran en la naturaleza. Sin embargo, varios nutrientes, como el glicerol, son aquirales (no tienen formas reflejadas) y, por lo tanto, podrían ser consumidos por las bacterias espejo. Científicos bien intencionados también podrían diseñar bacterias espejo que puedan consumir moléculas quirales naturales como azúcares y aminoácidos.

A su vez, las bacterias espejo podrían propagarse por el medio ambiente sin depredadores naturales, infectar organismos sin desencadenar gran parte de su respuesta inmune y posiblemente causar infecciones fatales. Un espejo que se replica imparable y libre de bacterias en el ambiente podría causar consecuencias que son desastrosos.¹⁶

La excepción, no la regla

Nos apasiona profundamente todo lo que la biología sintética tiene para ofrecer. Compartimos preocupaciones sobre los peligros de restringir la ciencia porque va en contra de intereses políticos, porque se considera inútil o simplemente porque se malinterpreta. La ciencia libre suele ser mejor para el mundo.

Sin embargo, hay excepciones importantes. Restringimos la investigación que involucra virus vivo de la viruela, peligrosos experimentos psicológicos humanosy pruebas de explosivos nucleares en el medio ambiente porque es demasiado peligroso. Creemos que la creación de vida espejo pertenece a la misma clase de investigación que es simplemente demasiado arriesgada de realizar.^17-19

Sin embargo, creemos que las regulaciones sobre la biología espejo no deberían afectar a la gran mayoría de la investigación en biología sintética en la medicina o la industria farmacéutica. Muy pocos laboratorios están interesados ​​en la creación de vida espejo, y no nos queda claro que el desarrollo de vida espejo ofrezca beneficios únicos que no podemos lograr de otra manera. Por ejemplo, observamos que las moléculas espejo son prometedoras para los productos farmacéuticos porque pueden evitar la detección por parte del cuerpo. Pero muchos de estos proteínas espejo, carbohidratos espejoy otras pequeñas moléculas espejo ya se fabrican de forma segura y sin aplicaciones para la creación de vida espejo.^20,21 Si bien deberían existir medidas para garantizar que no se creen moléculas espejo grandes (como genomas espejo) para desarrollar vida espejo, la investigación sobre moléculas espejo pequeñas debería continuar libremente.

En última instancia, la mejor manera de garantizar que los biólogos sintéticos sigan desarrollando avances es garantizar que no ponemos en peligro la seguridad global, dañamos la confianza del público ni hacemos que la ciencia produzca enormes cantidades de daño. La curiosidad no es razón suficiente para crear algo que podría ser tan peligroso. Por el bien de la humanidad (y de la ciencia misma) debemos evitar la creación de vida espejo.