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» » Receta para la sintetización genética

Una receta simplificada para sintetizar genes que ayuda a la biología sintética.

Se toman ocho pequeñas hebras de ADN de sólo 60 nucleótidos de longitud, se combinan con una mezcla maestra de enzimas y reactivos, y se incuba a 50 ºC durante una hora. Siguiendo esta sencilla receta, los investigadores podrían sintetizar el genoma de la mitocondria del ratón, un orgánulo que actúa como una fábrica de energía para las células vegetales y animales, en sólo cinco días.

Esta técnica ofrece a los biológos sintéticos una herramienta muy simple en el diseño y la construcción de secuencias de genes, para fabricar vacunas sintéticas o productos farmacéuticos, o para activar células microbianas en las fuentes de energía alternativa.

A principios de este año, investigadores del Instituto J. Craig Venter en Rockville, Maryland, y San Diego, California, informaron que habían construido un genoma completo bacteriano desde cero, y lo usaron para "reiniciar" una célula [1]. En el último estudio, publicado en Nature Methods, por un apartado de estos científicos, basándose en una idea similar, la construcción de un genoma desde segmentos más pequeños [2].

Para construir el genoma de una bacteria sintética, los investigadores empezaron con cerca de 1.100 segmentos de ADN con una longitud de de base de 1.000, ordenados en secuencia, y los introdujeron en una célula de levadura, que ellos mismos construyeron. "Ahora tenemos un método en el que podríamos hacer nuestras propias piezas de 1 kilobase", dijo Daniel Gibson, que dirigió ambos estudios.

El mayor problema con estas piezas secuenciadas tan largas de ADN, explica Gibson, es que nadie ha descubierto la manera de encadenar nucleótidos con una gran precisión. "Los errores se van acumulando al producto final", apunta. La única manera de garantizar que no haya errores en el genoma sintetizado es secuenciar todos los segmentos, lo que ralentiza el proceso.

La verificación de la secuencia en pequeñas piezas es mucho más fácil, así que los investigadores comenzaron con trocitos de 60 nucleótidos. Se incubaron estos pedacitos en cadena, ocho a la vez, en una mezcla que se había perfeccionado al unir los fragmentos, dejándolos en 75 piezas en doble cadena.

Después introdujeron las piezas de la bacteria Escherichia coli, e idearon proceso automatizado para la secuenciación de los clones resultantes, extrayendo los que eran fieles a la secuencia del genoma que estaban tratando de construir. "Dejamos que la E. coli filtrara el error", anotó Gibson.

Los investigadores terminaron juntando estas copias fieles en segmentos cada vez mayores, en tres pasos adicionales, para conseguir el producto final de 16,3 kilobases.

Puesta al día viral

La técnica ofrece "una manera más eficiente para construir piezas relativamente grandes de ADN libres de errores", comenta Ron Weiss, biólogo sintético del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge. "Creo que con eso extendemos la posibilidad, a un nivel básico, para la construcción de grandes circuitos genéticos."

Esperamos que dicha eficiencia pueda tener un buen uso, dice Gibson. La semana pasada, el Instituto J. Craig Venter se asoció con la empresa Synthetic Genomics, en La Jolla, California, también fundada por Venter, para crear una nueva empresa llamada Synthetic Genomics Vaccines, donde utilizarán técnicas de biología sintética para fabricar vacunas.

"El virus de la gripe muta, y por eso debe tener una vacuna diferente cada año", señala Gibson. "Con un método como este, podemos seguir el ritmo de esa mutación, y de esta manera sintetizar rápidamente al nuevo virus y fabricar una vacuna contra él."

El equipo comenzó con los genomas mitocondriales, añade, porque los errores en sus secuencias están en la raíz de muchas enfermedades para las que no existe actualmente ningún tratamiento.

Hasta ahora, señala, "aunque hayamos conseguido hacer un genoma mitocondrial sintético, no ha demostrado aún que sea funcional". Sin embargo, si se demuestra que un genoma sintético puede corregir el mal funcionamiento de células con deficiencias mitocondriales, podría abrir el camino para la elaboración de tratamientos para este grupo de enfermedades.

  • - Referencia: Nature.com, 10 de octubre 2010, por Alla Katsnelson
  • -Imagen: iStockphoto.com / Kirsty Pargeter
  • - Referencias del artículo:
  • [1] Gibson, D. G. et al. Science 329, 52-56 (2010). | Article | PubMed | OpenURL | | ChemPort |
  • [2] Gibson, D. G., Smith, H. O., Hutchison, C. A., Venter, J. C. & Merryman, C. Nature Methods doi:10.1038/NMETH.1515 (2010).

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