El avance de la biología sintética hace que las bacterias puedan producir nuestros medicamentos esenciales

  • Las bacterias podrían programarse para producir fármacos, gracias a una innovadora investigación en biología sintética de las universidades de Warwick y Surrey.
  • Los investigadores desarrollan un sistema único para asignar dinámicamente los recursos celulares esenciales tanto al circuito sintético como a la célula huésped, permitiendo que ambos sobrevivan y funcionen correctamente.
  • La adición de circuitos sintéticos a las células podría convertirlas en fábricas para la producción de antibióticos y otros medicamentos valiosos, lo que abriría enormes posibilidades para el futuro de la sanidad.

Las bacterias podrían programarse para producir fármacos de forma eficaz, gracias a una innovadora investigación sobre biología sintética basada en principios de ingeniería, llevada a cabo por la Universidad de Warwick y la Universidad de Surrey.

Biología

Bajo la dirección del Centro de Biología Sintética Integrativa de la Escuela de Ingeniería de Warwick y la Facultad de Ciencias Médicas y de la Salud de la Universidad de Surrey, una nueva investigación ha descubierto cómo gestionar dinámicamente la asignación de recursos esenciales dentro de las células manipuladas, lo que supone un avance en la posibilidad de programar sintéticamente las células para combatir enfermedades y producir nuevos fármacos.

Los investigadores han desarrollado una forma de controlar eficazmente la distribución de los ribosomas -las «fábricas» microscópicas del interior de las células que construyen las proteínas que mantienen la célula viva y funcional- tanto en el circuito sintético como en la célula huésped.

Los circuitos sintéticos pueden añadirse a las células para mejorarlas y hacer que realicen funciones a medida, lo que ofrece nuevas y enormes posibilidades para el futuro de la sanidad y la farmacia, incluido el potencial de las células especialmente programadas para producir nuevos antibióticos y otros compuestos útiles.

Una célula sólo tiene una cantidad finita de ribosomas, y tanto el circuito sintético como la célula huésped en la que se inserta el circuito compiten por esta reserva limitada de recursos. Es esencial que haya suficientes ribosomas para ambos, para que puedan sobrevivir, multiplicarse y prosperar. Sin suficientes ribosomas, el circuito fallará o la célula morirá, o ambas cosas.

Utilizando el principio de ingeniería de un bucle de control retroalimentado, comúnmente utilizado en los sistemas de control de vuelo de las aeronaves, los investigadores han desarrollado y demostrado un sistema único mediante el cual los ribosomas pueden distribuirse dinámicamente – por lo tanto, cuando el circuito sintético requiera más ribosomas para funcionar correctamente, se le asignarán más, y menos a la célula huésped, y viceversa.

Bioingeniería

Declan Bates, catedrático de Bioingeniería de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Warwick y codirector del Centro de Biología Sintética Integrativa de Warwick (WISB), comentó: «La biología sintética consiste en facilitar la ingeniería de las células para que podamos abordar muchos de los retos más importantes a los que nos enfrentamos hoy en día, desde la fabricación de nuevos medicamentos y terapias hasta la búsqueda de nuevos biocombustibles y materiales. En este proyecto ha sido muy emocionante ver cómo una idea de ingeniería, desarrollada en un ordenador, se construye en un laboratorio y funciona dentro de una célula viva». «

José Jiménez, profesor de Biología Sintética de la Facultad de Ciencias Médicas y de la Salud de la Universidad de Surrey, comentó: «El objetivo último de la manipulación selectiva de las funciones celulares, como la que se lleva a cabo en este proyecto, es comprender los principios fundamentales de la propia biología. Aprendiendo sobre el funcionamiento de las células y probando las limitaciones bajo las que evolucionan, podemos idear formas de ingeniería celular más eficientes para una amplia gama de aplicaciones en biotecnología«.

Los ribosomas viven en el interior de las células y construyen proteínas cuando son necesarias para una función celular. Cuando una célula necesita proteínas, el núcleo crea ARNm, que se envía a los ribosomas, los cuales sintetizan las proteínas esenciales uniendo los aminoácidos correctos en una cadena.

A partir de una idea original surgida de las discusiones entre Alexander Darlington, candidato al doctorado en la Universidad de Warwick, y el Dr. Jiménez, la teoría de la asignación dinámica de recursos en las células fue probada y analizada con modelos matemáticos en Warwick, y luego construida y demostrada en el laboratorio de la Universidad de Surrey.

Este artículo ha sido republicado a partir de materiales proporcionados por la Universidad de Warwick. Nota: el material puede haber sido editado por su longitud y contenido. Para más información, póngase en contacto con la fuente citada.

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