Si se aplica la ingeniería y la informática a una ciencia que estudia todo lo relacionado con la vida y los organismos, como es la biología, el resultado es una disciplina que puede representar una revolución capaz de reimaginar la vida.
En 2010, un artículo publicado en Science and Nature causó sensación al anunciar que el primer genoma sintético autorreplicante y que, una vez insertado dentro de una bacteria, el genoma sintético era capaz de controlar el comportamiento metabólico del huésped. En otras palabras, fue diseñado mediante métodos bioinformáticos.
«Comenzamos a soñar que, si pudiéramos conocer la forma en que los elementos químicos transfirieron información e interactuaron entre sí, y que si dichos elementos pudieran sintetizarse químicamente, podrías diseñar la vida de forma similar a cómo se diseña un edificio. Bastó con componer el plano y colocar las piezas según el diseño”, señala el artículo Biología sintética: aspectos científicos y sociales, de Carlos Alonso y Manuel Soto, del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa de la Universidad Autónoma de Madrid.
Por tanto, el potencial de la biología sintética radica en el hecho de que Rediseña los sistemas biológicos que ya existen. en la naturaleza modificando alguna característica para crear nuevas funcionalidades. «La biología sintética nos permite afrontar grandes retos de nuestra sociedad como el desarrollo de nuevas terapias, la producción de biocombustibles, la mejora de la productividad agrícola o la eliminación de residuos y contaminantes», afirma Benjamí Oller Salvia, profesor y coordinador del grupo de la investigación ChemSynBio del departamento de bioingeniería del IQS – Universitat Ramon Llull.
Como explica el experto, esto campo interdisciplinario Nos permite manipular y construir sistemas biológicos para comprender mejor los principios fundamentales de la vida, lo cual es esencial para el desarrollo posterior de la ciencia aplicada.
En noviembre del año pasado se conoció que un equipo de investigadores del Reino Unido y Estados Unidos habían logrado crear una cepa de levadura con Más del 50% de su ADN es sintético. que sobrevive y se replica de manera similar a las cepas de levadura salvaje. «Hemos reescrito el sistema operativo de la levadura, abriendo una nueva era de ingeniería biológica, pasando de modificar un puñado de genes a diseñar y construir genomas completos», afirmó Patrick Yizhi Cai, de la Universidad de Manchester, quien dirigió el proyecto. Un descubrimiento que tiene el potencial de revolucionar la biología sintética.
Un futuro sin precedentes
En 2020, el Premio Nobel de Química fue para las investigadoras Emmanuelle Charpentier y Jennifer A. Doudna por lo que se conoce como el tijeras genéticas CRISPR. Esta tecnología permite una edición genética eficiente, lo que significa que los investigadores pueden cambiar el ADN con una precisión extremadamente alta.
En el webinar Futuro y vida: Claves de la biología sintética, de la Fundación Innovación Bankinter, el experto en biología sintética de la Universidad Pompeu Fabra, Marc Güell, señala que CRISPR «ha revolucionado nuestra capacidad de intervenir en el genoma humano, abriendo la manera de tratamientos personalizados para una amplia gama de enfermedades, incluidos cánceres y trastornos genéticos.
En este sentido, esta disciplina está llamada a ofrecer soluciones sin precedentes en distintos ámbitos, uno de ellos el sanitario. «La biología sintética está ayudando desarrollo de terapias más eficientes y con menos efectos secundarios. Incluso está permitiendo generar terapias contra algunas enfermedades que actualmente no tienen tratamiento, así como adaptar mejor los tratamientos a cada paciente, contribuyendo a la medicina personalizada”, afirma Benjamí Oller Salvia.
Así, continúa el experto, la biología sintética permite «crear nuevas moléculas y acceder a nuevas modalidades terapéuticas como anticuerpos para inmunoterapias, virus o miméticos con fines terapéuticos, vacunas o terapias celulares. «Esta disciplina también está generando herramientas que permitan la regeneración de tejidos y órganos».
Gran potencial y gran desafío.
Como cualquier otra tecnología, el potencial de la biología sintética también conlleva importantes desafíos. Uno de ellos, como reconoce Oller Salvia, se encuentra en «La complejidad de los sistemas biológicos., sobre el cual todavía tenemos mucho que entender. Los constantes avances tecnológicos hacen que los sistemas moleculares y celulares sean cada vez más precisos, seguros y escalables. «La docencia y la comunicación con el público en general son fundamentales para garantizar una formación sólida que permita comprender y explotar el potencial de la biología sintética».
Otro obstáculo, como en cualquier investigación científica, es la fundación «ya que la investigación y el desarrollo con sistemas biológicos suele ser caro», argumenta Oller Salvia. En esta línea, en 2022 la inversión en relación al PIB en I+D en España llevó al país a ocupar el puesto 21 entre los países de la Unión Europea. Así, España destinó el 1,14% de su producto interior bruto, frente a países como Bélgica, Dinamarca, Suecia, Islandia, Finlandia o Austria que invirtieron más del 2%. En el caso del número de investigadores por habitante, España también ocupó la misma posición en 2022 con una ratio del 0,34% por cien habitantes. Suecia, que lidera el ranking, registró un 0,98%.
Junto a todo lo anterior, uno de los principales obstáculos de la biología sintética es seguridad y ética. Especialmente si entran en juego tecnologías como la inteligencia artificial, ya que no solo estaríamos hablando de modificar sistemas biológicos sino también de crear proteínas sintéticas. En palabras de Güell (por la Fundación Innovación Bankinter), “la combinación de biología sintética e IA está transformando a los biólogos sintéticos de impostores que adaptan lo que encuentran en la naturaleza, a innovadores capaces de crear soluciones genuinamente nuevas. Este cambio promete hacer avanzar la medicina y en la sostenibilidad ambiental y en la forma en que entendemos y utilizamos el lenguaje de la vida: el ADN.
Esto puede conducir no sólo a curar enfermedades, sino también a la creación de patógenos sintéticos. Por ejemplo, el año pasado un equipo del MIT encargó a un grupo de estudiantes no científicos que investigaran si podían pedirle a un modelo de lenguaje grande, como ChatGPT, que los ayudara a provocar una pandemia. En sólo una hora, los modelos sugirieron cuatro posibles patógenos pandémicos que podrían generarse a partir de ADN sintético mediante genética inversa.
En un artículo publicado en Science a principios de año se señala que, como ocurre con todos los cambios revolucionarios importantes, esta tecnología es vulnerable al mal uso y a la producción de agentes biológicos peligrosos.
«Los aspectos éticos son fundamentales en una disciplina que se basa en la modificación de organismos vivos como es la biología sintética. Más aún considerando el gran impacto que esta disciplina puede tener en la salud humana y el medio ambiente. Por ello, se deben tener en cuenta principios básicos como el respeto a la vida, la responsabilidad y la precaución. También debemos intentar que el progreso de esta disciplina sea lo más transparente posible y que las mejoras aportadas beneficien a todos de manera equitativa, para lo que la educación y la difusión son fundamentales”, concluye Benjamí Oller Salvia.