miércoles, 21 de septiembre de 2011

Ingeniería biológica

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM

Publicado en Milenio Diario, 21 de septiembre de 2011


Durante los últimos 60 años, los biólogos moleculares han sido –quizá– el grupo de científicos más audaces y creativos. A partir del descubrimiento de la doble hélice del ADN, en 1953, y de las herramientas que permiten cortarlo, copiarlo y pegarlo para hacer “ingeniería genética”, en los años 70, se han dedicado a modificar células vivas para investigar su funcionamiento y proporcionarles nuevas capacidades.

Pero en los últimos años ha surgido una nueva disciplina, la “biología sintética”, que se propone no sólo modificar organismos previamente existentes, sino “diseñar, con enfoque ingenieril, sistemas biológicos modificados genéticamente que lleven a cabo funciones nuevas que no existan en la naturaleza”.

Para ello, los biólogos sintéticos han ido coleccionando bibliotecas de “partes biológicas intercambiables y estandarizadas”. Es decir, genes. Algunos que producen diversas proteínas (enzimas, que controlan reacciones químicas; canales para meter o sacar sustancias de la célula; toxinas, etcétera), y otros que sirven como “interruptores” para encender y apagar a otros genes. Y han ido aprendiendo a armar con ellos, de manera “predecible, confiable y sistemática” –como si se tratara de bloques de lego o de esos kits para armar circuitos electrónicos caseros– sistemas biológicos novedosos. (Incluso, existen estándares internacionales para diseñar y manejar dichas colecciones de partes, como los de la fundación BioBricks.)

Aunque suene a ciencia ficción, utilizando este enfoque se ha logrado ya diseñar microorganismos que fabrican biocombustibles o fármacos, que eliminan contaminantes o que combaten células cancerosas (en el laboratorio). Pero en agosto pasado la revista Molecular systems biology publicó un trabajo de los investigadores Chueh Loo Poh, Mattew Wook Chang y colaboradores, de la Universidad Tecnológica Nanyang, en Singapur, en el que por primera vez se reporta la utilización de la biología sintética para combatir una enfermedad infecciosa.

La bacteria Pseudomonas
aeruginosa vista al microscopio
 electrónico de barrido
La bacteria Pseudomonas aeruginosa es una plaga común en hospitales, que causa infecciones graves y hasta mortales en los pacientes. Gracias a su habilidad para formar biofilmes (películas delgadas de bacterias que recubren superficies sólidas; la más conocida es la placa dental, aunque esa no está formada por Pseudomonas, sino por otras bacterias) pueden contaminar el material hospitalario y resistir los tratamientos con antibióticos.

Los investigadores modificaron a la bacteria Escherichia coli, un habitante normal del intestino humano, y caballito de batalla de los biotecnólogos, para combatir a Pseudomonas. Le introdujeron tres genes: uno para fabricar una proteína que detecta a cierta sustancia segregada por Pseudomonas (se trata de una señal que forma parte del mecanismo de quorum sensing, o detección de quórum, que le indica a la bacteria si hay suficientes compañeras en los alrededores como para comenzar a construir un biofilme). Otro le permite producir una toxina llamada piocina, que mata a Pseudomonas. Y el tercero, cuando se activa, hace que la célula de E. coli se disuelva.

El sistema de "detección y eliminación
de patógenos" construido
mediante biología sintética
El sistema, una vez armado, es muy ingenioso: si la bacteria E. coli modificada se halla en presencia de Pseudomonas, la detecta, comienza a fabricar la piocina y a continuación se desintegra, liberándola al medio y matando a Pseudomonas. (Si no hay Pseudomonas, no hace nada fuera de lo normal.)

Los investigadores construyeron su sistema de manera completamente sistemática y lo sometieron a todo tipo de pruebas detalladas y rigurosas. Comprobaron que funciona… como un reloj. La E. coli modificada detecta y elimina a Pseudomonas, tanto en cultivos de vida libre como biofilmes.

No es algo que pueda usarse como terapia aún –será necesario hacer pruebas in vivo, por ejemplo usando ratones, e introducir una E. coli modificada al intestino humano sería muy riesgoso–, pero es una prueba de que en principio pueden diseñarse bacterias que combatan enfermedades. Tomando en cuenta que el desarrollo de nuevos antibióticos es muy lento, y que constantemente están apareciendo variedades de bacterias resistentes a ellos, esta nueva estrategia para combatir infecciones suena extremadamente prometedora.

Y no es la única. Hay también ya reportes, por ejemplo, de virus modificados genéticamente para atacar, de forma específica, a tumores cancerosos, que están ya siendo probados clínicamente. Las posibilidades de la biología sintética son enormes, aunque todavía hay que explorar sus riesgos. ¿Qué nos traerá el futuro? Yo, personalmente, lo espero emocionado.


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14 comentarios:

Luis Martin Baltazar Ochoa dijo...

Dice er gallego: "solo do palabra, IM PRESIONANTE"jeje...

Yo diria otra, ya en serio, importante desde ahorita (y desde siempre): BIOETICA. Es la parte mas trascendente hablando de menear el caldero biologico, La Bioetica.

Que sea para bien.

PD. Tocayo, en los comentarios de tu anterior post, te decia de un estudio interesante de la Universidad de Virginia, sobre si programas del tipo de Bob esponja afectan la capacidad de concentracion de niños pequeños (lo mejor que encontre fue lo publicado en el heraldo de españa). Lastima QUE EL DUENDE BORRADOR hizo de las suyas y mando a la porra mi comentario... ¿podrias tratar este tema en alguno de tus articulos futuros? gracias.

Luis Martin Baltazar Ochoa dijo...

http://www.google.com.mx/url?q=http://www.heraldo.es/noticias/bob_esponja_puede_generar_deficit_atencion_los_ninos_pequenos.html&sa=U&ei=gz96Ts-NAYeEsgL0saDoAw&ved=0CAsQFjAA&usg=AFQjCNGhlGiQvM__MqsmAGQt25ZnYbAKfw

No se si puse bien la liga, pero ahi la dejo.

Zer0MX dijo...

Efectivamente, muy interesante, siempre he opinado al igual que tu, que la ingenieria genetica ofrece muchas posibilidades, PERO aun no se exploran bien sus riesgos y defectos despues de todo es un area de la ciencia bastante joven en comparacion con otras, por mas controlado que este algun experimento siempre tendras un margen de error, es decir no siempre obtendras el resultado esperado, no digo con esto que temo por una superbacteria pandemica que aniquile al por mayor, sino que a veces se generan falsas espectativas a corto plazo, si bien, ya se logro invitro algo no quiere decir que invivo sea lo mismo, posiblemente falte aun mucho tiempo para que logre ser un metodo efectivo para combatir enfermedades, es como cuando se hicieron los primeros experimentos de Oparin, al ver que se obtuvieron algunos aminoacidos hubo una espectativa de crear vida en laboratorios a corto plazo y ve cuanto tiempo ha pasado desde entonces... ademas, recuerda que la vida siempre cambia y se adapta(por eso estamos aqui como especie en primer lugar) y solo porque un organismo haya sido "diseñado en un laboratorio" no va a estar libre de esta regla...

Luis Martin Baltazar Ochoa dijo...

La ingenieria genetica de hecho es el "genio de la lampara", las posibilidades son casi infinitas.
Pero atras de las posibilidades, viene la rentabilidad (que por si misma no está mal), que atras trae a la avaricia. La avaricia si es de temerse.
¿Recuerdan una noticia dada aqui mismo de experimentos de infectologia de EEUU en poblaciones centroamericanas? por supuesto sin avisarles. Humanos como conejillos de indias. Completamente si etica medica, pero tan real que ya se admitió...

Es muy necesario que ANTES de emprender los caminos de investigacion cientifica, antes, se tenga un marco etico y legal de lo que se puede hacer y lo que no. Y rápido.
Y si la investigacion va mas rapido que la regulacin, ni modo, que se vaya mas lenta la investigacion. O que trabajen mas rapido los legisladores. Pero de cualquier manera, primero las reglas y luego las investigaciones.
Y yo diria que en esto de las regulaciones, NO SOLO se proteja o considere la proteccion humana; los animales usados en laboratorio aun sin ser humanos, TIENEN DIGNIDAD Y TIENEN DERECHO a no sufrir sin necesidad justificada para ello. ¿que justifica el sufrimiento animal? tema polemico sin duda, pero INDISPENSABLE si se quiere no solo obtener resultados, sino HACERLO BIEN, HACERLO COMO SE DEBE HACER.

Ribozyme dijo...

E. coli en particular es problemática porque la mayoría de las infecciones por Pseudomonas son en heridas quirúrgicas o en problemas de obstrucción de vías respiratorias (la bacteria requiere oxígeno, de ahí el nombre de aeruginosa de la especie patógena más común, y el colon, hábitat normal de E. coli, es una de las partes del cuerpo a donde Pseudomonas menos se iría) y E. coli es un productor muy importante de moléculas conocidas como lipopolisacáridos, también conocidas con el nombre de pirógenos, que producen fiebre al introducirse a la sangre (antes eran un problema serio en los productos inyectables). El desarrollo es una buena prueba de concepto, pero seguramente tendría que cambiarse el mecanismo a otra especie menos problemática antes de poderse probar terapéuticamente.

Trino Fiesa dijo...

Hasta qué punto el costo beneficio-pérdida es tolerable:
"Lo peor es que nunca lo sabremos. Las bacterias y los virus siempre han sido una efectiva fuerza biológica de resistencia. Apenas a medias entendemos el tipo de guerra de guerrilas que establecen contra las formas superirores de vida. Al añadir a este arsenal formas de vida caprichosas... estaremos arrojando un manto de incertidumbres sobre la vida de generaciones futuras". Virus. Erwin Chargaff.

Antonio dijo...

Con todos esos espectaculares avances, sigo teniendo la percepción de que la ingeniería biológica es una disciplina en pañales.

¿Bob Esponja culpable? Pero si todos sabemos que el verdadero culpable es el señor Plancton. ¡Bob Esponja es inocente!

Un abrazo.

Ribozyme dijo...

Igual que Pepe el Toro

Martín Bonfil Olivera dijo...

Zero: De acuerdo, eso mismo escribí, hace falta hacer pruebas in vivo antes de poder echar las campanas al vuelo, pero no noegarás que lograr esto in vitro es indispensable para cualquier otro avance posterior, y si Oparin no sirvió para crear vida sintética, ve cómo Watson y Crick sí abrieron una puerta que en 20 años ya nos tenía haciendo ingeniería genética. Lo de "la vida siempre se adapta" me parede una frase hueca tomada del personaje ese sangró de Jurassic Park...

Luis Tocayo:Nadie duda que la ética sea importante, por no vi por dónde sale lo de los animales... ¿qué tienen que ver en este caso?

Trino ¡Gracias por la cita de Chargaff! Siempre tan amargo y pesimista el señor, pero tan inteligente... (aunque ya pasaron muchos años desde que opinó eso, quién sabe qué opinaría ahora, luego de más de 30 años de ingeniería genética sin ninguna catástrofe hasta la fecha...

Luis Martin Baltazar Ochoa dijo...

Tocayo, en este caso especifico TAL VEZ NO, pero de que la bioetica norma lo que es valido hacer y lo que no, es indudable y mi opinion fue que AL HABLAR DE BIOETICA NO SOLO SE CONSIDERE AL SER HUMANO como sujeto que se proteja con esa bioetica... me parece que asi como lso humanos necesitamos ese marco regulatorio, los animales usados en laboratorio LO NECESITAN Y LO MERECEN. Es necesario. Su dignidad como seres vivos no es menor que la nuestra, como seres vivos y ademas autoconcientes.
A veces con el argumento del "mal menor" se infringen a los animales sufrimientos no indispensables, y en ello hay una gran falta de humanidad. Y como en el rango de la biologia y su experimentacion, en elgun momento, hay en juego animales de laboratorio, por eso juzgo pertinente traerlo a tema al hablar de bioetica.
Es muy sencillo de entender y explicar: el bien al ser humano, en estas investigaciones, no pueden ser A CUALQUIER COSTO. No puede ser asi. Y aunque parece que eso es clarisimo en tratandose de experimentacion en humanos, no pareciera ser tan claro al tratarse de experimentacion en animales.
Asi pues, PRIMERO hacer los marcos regulatorios, primero "trazar los caminos" licitos para la investigacion biologica Y LUEGO a caminarlos por los investigadores...
Parece que a veces la prisa es tal, que no esperan esos caminos.
Segun lo veo, eso es en lo que tienen que ver.
Saludos y ya no me dijiste de lo de Bob Esponja...

Ego dijo...

Hola: Estoy teniendo una larguísima discusión con un creacionista en mi blog, y ya me dio hueva. ¿Me podrías echar la mano? Claro que a los creacionistas nunca se les podrá convencer, pero temo por las mentes de adolescentes y despistados que caigan en la trampa:

http://egosumqui.blogspot.com/2011/01/john-pendleton-en-merida.html

¡Gracias, de antemano!

Ribozyme dijo...

Checa. Ya hay normas bien establecidas para el manejo de animales de experimentación en países de Primer Mundo:

http://www.ampainsoc.org/about/ethics.htm

http://www.apa.org/science/leadership/care/guidelines.aspx

http://oacu.od.nih.gov/regs/index.htm

De hecho, en dichos países, para tener aprobación para realizar experimentos con animales, se requiere de un trabajal enorme para justificar ante la institución en la que uno trabaja la realización de los experimentos deseados y establecer que se tomarán todas las medidas posibles para evitar sufrimientos innecesarios, si no, no lo autorizan a uno para realizarlos. En el Tercer Mundo es otro rollo. A las gentes como el mexicano no les gusta seguir reglamentos y muchas veces se desconocen dichas normas o se pasan por el Arco del Triunfo, y vemos que se siguen prácticas muy cuestionables no sólo en investigación, sino hasta en enseñanza, como el caso del aprendizaje de cirugía por estudiantes de medicina en perros, bajo pésimas condiciones, y donde hasta se roban los animales de las casas porque las escuelas no se los proporcionan. Lo he dicho antes y lo repito: en países como México, la única norma es violar las normas y buscar "atajos" más cómodos. Luego nos extrañamos de la calidad moral de los médicos y demás ciudadanos.

Luis Martin Baltazar ochoa dijo...

A ver si en esta tercera si me deja el duende decir lo que quiero decir: de acuerdo Ribozyme, hay que aspirar a no saltarse las trancas, como en al investigacion del primer mundo.
¿ora si duende, o esta tampoco?

Zer0MX dijo...

Jajajaja... No me habia dado cuenta que la frase sono asi, pero bueno, no me referia con eso de la adaptacion a algo filosofico ni nada de eso, hablaba en un sentido biologico, si recuerdas, existe la selección natural, si sometes a los organismos a ambientes nuevos, eventualmente alguno desarrollara una nueva manera de subsistir, esa es la razon por la que el consumo indiscriminado de antibioticos es algo que se espera controlar, aplicado a las bacterias modificadas, me referia a que talvez(siempre existe la posibilidad) algunas de estas pueden salirse de la "programacion" y no hacer lo que se supone que deberian, me disculpo por cualquier confusion causada por no explicar mas a detalle... pero bueno... solo el tiempo dira que ocurrira con estos avances...