Bioingeniería: Científicos crean desde cero la primera célula sintética con un ciclo de vida completo

La frontera entre lo vivo y lo inerte acaba de desdibujarse. Por primera vez en la historia, un grupo de científicos ha logrado crear desde cero una célula completamente sintética capaz de cumplir con un ciclo de vida completo. Este organismo artificial, desarrollado a partir de componentes químicos no vivos, representa uno de los mayores hitos de la ingeniería biológica moderna.

Crédito: Orion Venero, Adamala Lab.

El proyecto, bautizado como SpudCell, fue liderado por los profesores asociados Kate Adamala y Aaron Engelhart en el Colegio de Ciencias Biológicas de la Universidad de Minnesota. A diferencia de otros experimentos previos que solo replicaban funciones aisladas en el laboratorio, este modelo logra alimentarse, crecer, replicar su genoma y dividirse de manera autónoma.

«Es probable que este sea el proyecto más emocionante en el que he trabajado», afirmó Adamala. «Hemos replicado en la química lo que antes solo era posible en la biología: el conjunto completo de comportamientos de una célula. Esto demuestra que las funciones más fundamentales de la vida, como el crecimiento y la replicación, no necesitan una chispa mágica misteriosa».

Superando los límites de la genética molecular

Una de las mayores sorpresas de SpudCell radica en su diseño genético. Mientras que el genoma humano posee unos 3 millones de pares de kilobase (kbp), los biólogos estimaban que el mínimo teórico para que una célula viva funcionara era de 113 kbp. SpudCell rompió este límite con un genoma de apenas 90 kbp. Además, en lugar de un único cromosoma, su ADN está dividido en siete plásmidos separados, una estructura modular que permite programar funciones de forma independiente.

El organismo también resuelve un viejo dilema de la bioingeniería: la división celular. Las células naturales utilizan un andamiaje interno llamado citoesqueleto para dividirse, un mecanismo extremadamente complejo de replicar de forma artificial. SpudCell esquiva este obstáculo mediante proteínas que se agrupan en la superficie de la membrana hasta que la presión mecánica hace que esta se divida por sí sola.

Microscopía de fluorescencia de SpudCell —una célula sintética ensamblada por completo a partir de componentes químicos no vivos— en pleno proceso de división. Crédito: Adamala Lab.

Durante los ensayos, los investigadores introdujeron una modificación genética para aumentar la producción de una proteína específica. El resultado fue asombroso: las células modificadas crecieron más rápido y superaron en competencia a la versión original tras cinco generaciones, especialmente en entornos con escasez de nutrientes. Esto demostró que los principios de selección y competencia evolutiva operan perfectamente en un sistema químico artificial.

Del laboratorio a una revolución industrial y médica

Con la publicación de este avance, Adamala y sus colaboradores externos están lanzando Biotic, una institución de investigación de beneficio público. El objetivo es construir una infraestructura técnica compartida y de código abierto para que científicos de todo el mundo puedan colaborar sin patentes privadas que limiten el progreso.

«Este trabajo es solo el comienzo», añadió Adamala. «Para aprovechar plenamente la promesa de esta tecnología, necesitamos un esfuerzo internacional conjunto. SpudCell es la plataforma base, y queremos empezar a aplicarla a desafíos graves».

El potencial a largo plazo es enorme. Actualmente, la producción de medicamentos y materiales depende de la manipulación de células naturales o de procesos químicos industriales de alto costo energético. Las células diseñadas desde cero podrían transformar la medicina molecular mediante la creación de fármacos ultraprecisos, permitiendo cultivar materiales a temperaturas biológicas normales y abriendo la puerta a una plataforma tecnológica totalmente programable.

Fuente: UMN. Edición: MP.