Recodificación del genoma: cómo conseguir una célula “ininfectable”

Felipe Torrentí Salom

recodificacion
Imagen: Medigene Press

Los virus son uno de los agentes más mortíferos del mundo. Causan el SIDA, la hepatitis y la gripe, enfermedades que causan millones de muertes cada año. Los virus inyectan su genoma dentro de nuestras células y las obligan a fabricar proteínas que se ensamblan en nuevos virus. De esta forma impiden que las células fabriquen sus propias proteínas, o incluso las fuerzan a ensamblar tantos virus que se rompen.

 

Ciclo de replicación vírico. Imagen por Nossedotti (Anderson Brito). CC BY-SA 3.0 o GFDL, de Wikimedia Commons.

 

No podemos eliminar a los virus, pero, ¿podemos protegernos de ellos? Un proyecto, organizado por el Center for Excellence in Engineering Biology propone generar células humanas inmunes a infecciones víricas.

 

El proyecto GP-write

gp-write

El 1 de Mayo de 2018 salió a la luz la primera propuesta de colaboración a gran escala por parte del Genome Project-write, un grupo internacional de científicos cuya intención es escribir genomas sintéticos completamente nuevos. La propuesta: recodificar una línea celular humana de forma que el genoma vírico sea incapaz de traducirse en su interior.

El Genome Project-write (o GP-write) está organizado por el Center for Excellence in Engineering Biology en colaboración con otras entidades académicas como el Instituto Wyss en Harvard o la compañía biofarmacéutica Cellectis.

 

¿Cómo se puede conseguir esta inmunidad?

El ADN codifica proteínas. Cada uno de los aminoácidos de estas proteínas se representa en la cadena de ADN mediante secuencias de tres nucleótidos llamadas codones. El codón GGC, por ejemplo, codifica para el aminoácido Glicina, UUA codifica para el aminoácido Leucina, y AGU lo hace para Serina.

Hay 4 tipos de nucleótidos en el ARN (G, C, A y U) por lo que se pueden formar 64 codones distintos. 64 codones que tienen que traducirse en 20 aminoácidos diferentes, lo que significa que habrá codones diferentes que codifiquen para el mismo aminoácido. Estos codones son redundantes.

Código genético normal, en el que cada triplete de nucleótidos tiene su significado.

 

El primer objetivo propuesto para el GP-write consiste en generar células humanas que no puedan ser infectadas. Esto se consigue mediante la lectura del código genético de una célula humana y el ensamblaje de una nueva copia en la que todos los codones redundantes y toda la maquinaria implicada en su traducción hayan sido eliminados. Es decir, crear un genoma en el que cada aminoácido sea codificado por un único triplete de nucleótidos. Como los virus también utilizan estos codones redundantes, su propio genoma no podrá replicarse utilizando la maquinaria de la célula. Sería ésta, por lo tanto, inmune a la acción de los virus.

 

Código genético alterado. Cada aminoácido solo es codificado por un solo codón.

 

Este proceso, llamado “recodificación genética”, ya se ha usado para obtener bacterias E. Coli resistentes a virus. En este caso se eliminaron 321 copias de un mismo codón, y se planea eliminar 6 codones más en el futuro (un total de 62.000 cambios en el genoma de la bacteria). En comparación, el proyecto de GP-write requiere al menos 400.000 cambios para eliminar los codones redundantes de cada uno de los 20.000 genes de la célula humana. Se espera completar el proyecto en 10 años.

 

¿Qué problemas puede presentar este proyecto?

El principal obstáculo para este proyecto es su magnitud: en muchos casos la tecnología de síntesis y testeo de ADN artificial no está a la altura. ¡Y en algunos ni siquiera existe! El proceso de síntesis de genes (que consiste en unir nucleótidos de uno en uno) es actualmente muy lento, especialmente para un proyecto que requiere realizar 400.000 cambios a un genoma de 3.000.000.000 pares de bases.

Sin embargo, los organizadores del GP-write creen que un proyecto tan complejo y ambicioso como el suyo aumentará la demanda de estas tecnologías, impulsando el desarrollo de técnicas más rápidas.

 

¿Para qué nos servirán estas células?

Aunque conseguir células humanas inmunes a virus es un hallazgo importante, de momento no se van a usar para crear superhumanos incapaces de caer enfermos. La principal utilidad que se prevé para estas células es la producción de fármacos.

Actualmente se usan células humanas modificadas genéticamente para fabricar medicamentos útiles, pero las infecciones víricas desequilibran este sistema al introducir sus propios genes en el genoma celular. Con células incapaces de formar proteínas víricas se podría mantener esta producción de fármacos y ahorrar el coste de monitorizar y controlar la presencia de virus. La producción farmacéutica sería más barata y más segura.

Además de esto, los organizadores del proyecto prevén que al trastear con el genoma de la célula los investigadores serán capaces de identificar otras formas de mejorar las células, haciéndolas, por ejemplo, resistentes al cáncer, a la edad, al frío o a la radiación. Una línea de células de este tipo sería muy útil en muchos ámbitos: agricultura, bioenergía, recuperación de ambientes contaminados…

Se puede seguir el desarrollo del proyecto GP-write a través de www.EngineeringBiologyCenter.org


Bibliografía

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