El cromosoma sintético de levadura abre la puerta a grandes avances científicos

La revista Science ha publicado un artículo que se hará un hueco en la historia de la ciencia. Por primera vez se ha logrado sintetizar un cromosoma de una célula eucariota, como las humanas, y se ha insertado en su lugar dentro del ADN de una levadura haciendo viable este organismo unicelular. Muchos investigadores del Instituto de Biología Funcional y Genómica (IBFG, centro mixto del CSIC y la Universidad de Salamanca) trabajan precisamente con esta levadura, Saccharomyces cerevisiae, y valoran este avance porque abre las puertas a que las investigaciones biomédicas y biotecnológicas avancen mucho más deprisa en un futuro cercano.

Sin embargo, hablar de la creación de vida artificial, como hacen hoy muchos titulares de medios de comunicación, es muy exagerado, advierten. “No es crear vida artificial, se han utilizado moléculas para sintetizar uno de los 16 cromosomas que tiene esta levadura y se ha hecho en el contexto de una célula que ya existe, sólo es reemplazar una pieza, como si en un cuerpo humano reemplazamos un órgano”, indica Paco Antequera, científico del IBFG, en declaraciones a DiCYT.

Anteriormente, se había logrado sintetizar el genoma de otros organismos, como una bacteria diseñada por Craig Venter. Sin embargo, por primera vez se hace en una célula eucariota, el tipo de células que comparten levaduras y humanos, que tienen núcleo y son mucho más complejas. Además, “el hallazgo es importante porque siempre se habían manipulado los genes de uno en uno o en pequeños grupos, lograr reemplazar un cromosoma completo es de una magnitud sin precedentes”, asegura Antequera.

Los cromosomas son los paquetes de ADN en lo que se organiza el genoma. Este nuevo cromosoma sintético, que sustituye al cromosoma 3 de la levadura, no es exactamente igual al natural. Si lo fuera, la investigación “no tendría sentido”, puesto que el objetivo es lograr introducir algunas variantes que permitan obtener ventajas manteniendo la funcionalidad de la célula. Si el original tiene 316.667 bases o letras del ADN (A, G, T, C), el sintético se queda en 273.871 y cuenta con otros cambios que en total suman 50.000 diferencias. A pesar de todo, la levadura unicelular resultante funciona igual que una normal.

De esta manera, los científicos que han participado en el avance, un consorcio de varios países liderado por Jef Boeke, director del Instituto de Genética de Sistemas de la Universidad de Nueva York, “han demostrado que es técnicamente factible” en un organismo tan sencillo como el de la levadura. Hacerlo con otro tipo de células, por ejemplo, de mamíferos, tendría una complejidad mucho mayor, pero se trata de un primer paso que puede revolucionar varios campos de la ciencia.

Hitos anteriores

“Hace poco más de 20 años se presentó la secuenciación del primer cromosoma eucariótico, que fue, precisamente, el cromosoma 3”, recuerda el investigador del IBFG. Aquel laborioso trabajo que llevó años parece hoy insignificante cuando se piensa en que, gracias al avance de la tecnología, secuenciar todo el genoma humano lleva apenas unas horas, pero fue un gran hito que dio paso a avances biomédicos extraordinarios, como los que pueden estar por venir ahora.

“Los autores de este trabajo proponen introducir cromosomas extra con genes de interés para que podamos observar cómo se expresan. Puede parecer que introducir en una levadura los genes implicados en alzhéimer no tiene sentido, pero nos permitiría ver de qué manera interactúan”, comenta el investigador. Esto convertiría a la levadura en un “tubo de ensayo” extraordinario. En definitiva, el trabajo que acaba de publicar Science“tiene un potencial tremendo para entender cómo se gestiona la información genética”.

Sistema modelo

La importancia de las levaduras en el campo de la investigación es enorme y prueba de ello es que buena parte de la investigación que se lleva a cabo en el IBFG se basa en estos hongos. “Es un sistema modelo, porque todo el metabolismo básico funciona igual en ellas que en las células de un mamífero”, comenta Antequera.

Por ejemplo, el premio Nobel Paul Nurse dedicó toda su vida a la investigación con otra levadura,Schizosaccharomyces pombe, y así sentó las bases del control del ciclo celular. Gracias a este trabajo, los científicos saben cómo se dividen las células y eso es esencial para entender el cáncer (que se caracteriza por la proliferación celular descontrolada) y poder luchar contra él. De hecho, hoy en día buena parte del trabajo del IBFG está basado en sus hallazgos.

Tampoco Jeff Boeke y sus colaboradores han partido de cero para conseguir sintetizar el cromosoma e insertarlo de una manera funcional en la levadura, sino que se basan en la recopilación de todo el conocimiento acumulado sobre Saccharomyces cerevisiae.

Tomando como referencia la enorme velocidad de los avances en el campo de la genética, es previsible que en una década muchos laboratorios del mundo puedan tener acceso a la nueva técnica para conseguir progresos de todo tipo. Por ejemplo, muchos antibióticos se desarrollan a partir de hongos y tener el control sobre su ADN facilitaría su manipulación. Incluso podrían lograrse nuevos biocombustibles por esta vía.