Durante más de una década, los científicos han logrado enormes avances en la realización del sueño largamente anhelado de fabricar una célula completa a partir de moléculas y materiales no vivos.

Tal composición sintética (o “Diseño ergonómico“Las células vivas se comportarán de manera similar a las de nuestro cuerpo, aunque tendrán salvaguardas incorporadas de seguridad y ética. Al estudiarlas, podemos transformar nuestra comprensión de las reglas de la vida. También pueden usarse para manipular organismos vivos. lograr avances sorprendentes en la medicina y la ciencia”.

En 2010, el J. Craig Venter ha sido anunciado Los investigadores han logrado crear la primera “célula bacteriana artificial autorreplicante” que contiene un genoma fabricado fuera de la célula y luego implantado en ella. Luego pudo dividirse y reproducirse según las instrucciones contenidas en su nuevo código de ADN.

Desde entonces, los investigadores se han vuelto más ambiciosos y buscan fabricar otros componentes celulares y construir una célula completa desde cero.

“Estamos más cerca que nunca”, dijo. Instituto Nacional de Estándares y Tecnología La física Elizabeth A. StrychalskyLa búsqueda de crear una célula artificial desde cero “es una capacidad que existe, si no en nuestra puerta, quizás, ya sabes, en nuestro buzón”.

Gran parte del progreso reciente se basa en avances tecnológicos que han hecho que sea más fácil y barato fabricar largas hebras de ADN en laboratorios.

Científicos de todo el mundo también han encontrado métodos innovadores para producir copias básicas de membranas, mitocondrias y otros componentes celulares. Utilizando nuevas técnicas que les permiten manipular pequeñas cantidades de líquido, comenzaron a conseguir que estas partes celulares fabricadas interactuaran y se comunicaran.

En el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, el grupo de investigación de Strykalski ayuda a establecer mediciones y estándares básicos para seguir avanzando en la ingeniería biológica (también conocida como biología sintética).

El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología también colabora con el Instituto J. Craig Venter en “celda pequeña“Una célula artificial simplificada. En lugar de múltiples partes y componentes artificiales, sólo se fabrica su genoma. La célula simple ayudará a los investigadores a lograr “el santo grial de comprender qué hace cada gen en una célula humana”, dijo Strykalski.

Hablamos con ella sobre su trabajo y… artículo reciente coescribí un libro Biología sintética ACS Que explora el estado de la investigación en su campo.

Empecemos por la pregunta más fundamental: ¿Cómo sabremos que hemos construido una célula artificial desde cero?

Es probable que la célula tenga algunas propiedades importantes, como la capacidad de reproducirse, el metabolismo y alguna forma de organización o división interna. Ciertas propiedades surgen a medida que comienzas a ensamblar componentes celulares, como la capacidad de responder a algunos tipos de estímulos en tu entorno y la capacidad de moverte.

Ahora bien, ¿necesitaríamos que la célula artificial tuviera todas estas propiedades o sólo algunas de ellas? Esta sigue siendo una pregunta abierta y dependerá de la aplicación. Pero seguramente todas estas son características de una célula artificial construida desde cero que quizás eventualmente queramos incorporar.

¿Cómo se pueden utilizar estas células artificiales para tratar enfermedades?

Gran parte de lo que enferma a las personas se debe a que las células no funcionan correctamente.

Supongamos entonces que tomamos células en forma de cápsulas y las modificamos para que sientan la presencia de un determinado estado patológico. Puede ser que alguna bacteria dañina te esté envenenando o que tu cuerpo carezca de la capacidad de producir cierta proteína.

Las células sintéticas pueden solucionar este problema quizás matando esas bacterias dañinas o ayudando al cuerpo a producir todas las moléculas que se supone que debe producir para no contraer esa enfermedad.

En el artículo de su revista escribió sobre el papel que podrían desempeñar las células artificiales en la exploración espacial.

Una de las cosas interesantes de construir células artificiales es que estamos pensando en crear células artificiales o sistemas similares a células que podrían adaptarse mejor al entorno espacial, ya sea en una nave espacial o en la superficie de otro planeta.

También hay muchas oportunidades para utilizar células como fábricas para producir productos, medicinas, materiales de construcción, alimentos o cualquier cosa que pueda necesitar en estos entornos con recursos limitados. Lo bueno de las células artificiales es que no es necesario abandonar la superficie de la Tierra con muchas de ellas para cultivarlas en el espacio, ya que es posible que se necesiten muchas.

¿Podemos fabricar células diseñadas o sistemas similares que exploren la biodiversidad más allá de lo que existe actualmente en la naturaleza?

Como saben, estudiamos las células a medida que se desarrollan en la Tierra. No sabemos cuánto de lo que vemos ahora porque tenía que suceder de esta manera y no podría haber sucedido de otra manera.

¿Cómo podemos ir al laboratorio, retroceder el tiempo y considerar otras posibilidades?

Por ejemplo, los ácidos nucleicos del ADN constan de cuatro bases: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C). Es posible fabricar bases adicionales en el laboratorio que no encontramos en la naturaleza y que parecen funcionar igual de bien.

¿Cómo podemos garantizar la ética y la seguridad?

Es esencial que todos puedan opinar sobre cómo se desarrollan estas tecnologías, cómo se utilizan y quién tiene acceso a ellas.

Ahora tenemos la oportunidad de construir un entorno seguro en lugar de mirar atrás e intentar reconstruir un entorno seguro. Entonces, soy un gran partidario de comenzar con una mentalidad de seguridad.

Por ejemplo, ¿cómo nos aseguramos de que las células artificiales no puedan crecer fuera de donde queremos que crezcan? ¿Podemos construir ‘interruptores de apagado’ dentro de células artificiales? Cuando sale de tu cuerpo, puedes sentir una diferencia de temperatura, lo que desencadena una respuesta de estrés en las células que provoca su muerte.

Otra cosa que necesitamos son medidas estrictas de detección para garantizar que las personas que solicitan partes sintéticas del código de ADN o células sintéticas no soliciten partes que puedan ser dañinas.

¿Cuéntenos sobre el papel del NIST en todo esto?

Me gusta pensar en construir células artificiales desde una perspectiva de control. Los investigadores están intentando controlar el funcionamiento de estos sistemas y hacerlo de forma segura.

Para lograr este tipo de control, debemos medir lo que el sistema está haciendo de forma cuantitativa y con confianza. ¿Cómo sabemos que ha logrado la función prevista?

Estamos pensando en cómo estas células artificiales pueden realizar mediciones. Se trata de construir circuitos moleculares vitales para realizar mediciones e incluso realizar cálculos dentro de los sistemas vivos.

¿Qué te motiva en tu investigación?

Ahora vivimos en una era de revolución biotecnológica. Tenemos problemas reales que afrontar como sociedad y necesitamos que la biotecnología nos ayude a resolverlos.

También se trata de descubrimiento. Una vez que comprendamos cómo construir células artificiales desde cero, podremos comprender mejor lo que significa ser humano.