SpudCell es el primer sistema celular sintético construido a partir de componentes no vivos para completar un ciclo celular completo.
Orión Venero, Laboratorio Adamala
Sus creadores proclaman el “SpudCell” como un gran avance en biología sintética. Parte de esta exageración está justificada: sí, es una célula, pero quizás no sea lo que podríamos llamar una célula viva. Tiene 36 genes que le permiten copiar el ADN y replicarse de forma primitiva, pero necesita mucha ayuda externa y falla después de unas cinco divisiones. Sin embargo, esto es mucho más de lo que ha logrado cualquier otro equipo, por lo que podría decirse que es la mayor hazaña de la bioingeniería hasta la fecha.
Creado por Kate Adamala de la Universidad de Missouri y sus colegas, el equipo ahora está haciendo que el proyecto SpudCell sea de código abierto para que pueda seguir desarrollándose e incluso hacerlo capaz de dividirse indefinidamente. Esto es lo que necesita saber:
¿Qué es SpudCell?
Es un paso hacia la creación de una forma de vida mínima cuyas funciones se comprenden completamente. Los intentos anteriores implicaron eliminar genes de células bacterianas cuyos genomas son pequeños para empezar. Por ejemplo, en 2016 se eliminó una bacteria con 901 genes, por lo que solo tenía 493 genes. El equipo de Adamala hizo las cosas al revés, comenzando con sólo 36 genes. Estos provienen principalmente de la bacteria E. coli, pero también hay algunos de virus fagos que infectan bacterias y uno de una proteína fluorescente de medusas para ayudar a que las células sean visibles.
Entonces, ¿es una forma de vida?
No. Puede hacer algunas de las cosas que hacen las células vivas, como replicar sus genes y dividirse, pero no las hace bien y necesita mucha ayuda externa sólo para hacerlas mal. Por ejemplo, los investigadores han demostrado evolución en el sentido de que cuando introdujeron una mutación beneficiosa, esas células funcionaron mejor. Pero la mutación tuvo que introducirse deliberadamente y no ocurrir espontáneamente. “Creo que estaría satisfecho con llamarlo vivo si se replica indefinidamente y si es capaz de una evolución darwiniana”, dice Adamala.
Entonces, ¿podemos realmente llamarla célula sintética?
Eso depende de cómo definas las cosas. Es una célula sintética en el sentido de que ha sido ensamblada en un laboratorio y hace algunas de las cosas que hace una célula. Pero se ha elaborado utilizando partes de células existentes (principalmente esos 36 genes) en lugar de crearlo completamente desde cero. Podría considerarse como una E. coli extremadamente simplificada con algunas adiciones de otros virus, bacterias y medusas.
¿Cómo se montó?
Los investigadores diseñaron los 36 genes en siete piezas circulares de ADN. Hicieron muchas copias de ellos y los pusieron en una solución que contenía todas las demás cosas que las células necesitan, como los componentes básicos del ADN y las proteínas, y moléculas grasas que forman espontáneamente burbujas similares a células. Algunas de estas burbujas terminaron con las siete partes del genoma.
Luego, las células se mantienen vivas gracias a dos de los genes que codifican proteínas que forman poros en la membrana, permitiendo la entrada de algunas moléculas pequeñas. Las moléculas más grandes se suministran en forma de pequeñas burbujas que se fusionan con las células. Así, la célula recibe todos los componentes básicos de la vida, porque ella misma no puede producirlos.
¿Cómo se dividen las células?
El equipo añadió proteínas grandes a la solución que se unen a uno de los poros de proteínas que sobresalen de la membrana. Estos luchan por el espacio y hacen que la membrana se doble, dice Adamala, lo que puede provocar que parte de SpudCell brote y forme su propia burbuja separada. No es una división igual en dos partes, y las células resultantes tienen una selección aleatoria de los fragmentos circulares de ADN, por lo que muchas carecen de los conjuntos completos de genes.
¿Por qué no poner todos los genes en una sola pieza de ADN?
Esto sería mejor para garantizar que las células hijas obtengan todos los genes, pero es muy difícil trabajar con fragmentos de ADN tan grandes, dice Adamala. “Una vez que tenemos un genoma con el que estamos contentos, definitivamente tiene que ir en un único gran [piece].”
SpudCell, con su membrana roja teñida con un tinte lipídico
Orión Venero, Laboratorio Adamala
¿Por qué las células dejan de hacer algo después de unas cinco rondas de división?
El equipo no lo sabe con seguridad, pero las células no son capaces de crear sus propias fábricas de producción de proteínas, o ribosomas. Hay que proporcionárselos. “Estamos especulando que se debe a la falla de los ribosomas. [that the cells stop dividing]”, dice Adamala. Entonces, una vez que las células puedan producir sus propios ribosomas, podrán seguir dividiéndose indefinidamente. “Creo que se podrá lograr muy pronto”.
Todo esto es muy impresionante, pero ¿por qué crear SpudCell en primer lugar?
“Queremos poder fabricar todos los productos petroquímicos con biología viva, de modo que básicamente podamos alejarnos del petróleo para obtener todos los beneficios climáticos y sociales”, dice Adamala. Prácticamente todas las sustancias químicas de las que dependemos, desde los plásticos hasta los pesticidas, se derivan del petróleo y el gas. Muchas de estas sustancias químicas son tóxicas, afirma, y matarían las células normales que las producen. Pero se podrían diseñar células sintéticas para tolerarlos.
¿Podría ser peligroso alguna vez?
No. Es un monstruo de Frankenstein postrado en cama al que hay que darle de comer con cuchara. No hay peligro de que se vuelva loco. E incluso si realmente pudiera darle vida, es poco probable que pueda sobrevivir fuera de un laboratorio o una fábrica. Las bacterias existentes son una amenaza mucho mayor.
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