Professor de biologia sintètica i molecular de la University College of London i membre de la Federació Europea de Biotecnologia (EFB)
Article d'opinió
La biologia sintètica a Europa és una disciplina amb un camp d’estudi molt ampli, com va quedar palès durant la primera conferència Applied Synthetic Biology in Europe (ASBE 2012) els dies 6 i 8 de febrer a Barcelona.
Organitzada per l'EFB, aquesta conferència va reunir per primera vegada el bo i millor dels sectors acadèmics i industrials que treballen perquè la biologia sintètica passi del terreny teòric i investigador al pràctic i empresarial.
Però què és la biologia sintètica? Malgrat que abunden les definicions, hi ha cert consens per dir que es tracta d’una nova disciplina científica que té com a objectiu aplicar conceptes d'enginyeria per fabricar eines biològiques innovadores i d’utilitat. Un concepte cabdal en la biologia sintètica és la normalització. La normalització dels components va ser un factor important en el creixement de la Revolució Industrial durant els segles XVIII i XIX, ja que els enginyers i els inventors de l'època es van beneficiar d'emprar materials compatibles (i, per tant, intercanviables) i dissenys estàndards. Actualment, i de manera semblant, els biòlegs sintètics també tracten de normalitzar el disseny, l’assemblatge, l’ús i el mesurament dels components biològics. La intercanviabilitat permet que tothom es beneficiï d'un repertori de components més ampli i, sovint, comporta un disseny modularitzat i simplificat que redueix les barreres tècniques perquè puguin accedir-hi els no especialistes.
Els exemples més clars del que seria la biologia sintètica en acció són el primer experiment realitzat de transferència nuclear mitjançant l’ús d’ADN sintetitzat químicament i el desenvolupament de fàrmacs contra la malària barats a través de l’assemblatge de gens procedents de diversos orígens en un sol microorganisme de producció modificat.
Com es traslladaran aquestes fites de la recerca en el creixement econòmic i la creació de llocs de treball tan necessaris en l’actual crisi econòmica? Els conferenciants del sector industrial a l’ASBE 2012, procedents d’empreses com Icon Genetics (Alemanya) o Novozymes (Dinamarca), van suggerir algunes vies. El Dr. Sylvestre Marillonnet d’Icon Genetics va explicar que la seva empresa està treballant amb tecnologies d’assemblatge d’ADN que podrien ser automatitzades i, possiblement, beneficiar-se de plataformes robòtiques i millorar la rapidesa, l'eficàcia i la predictibilitat de l’elaboració i augment d’eines biològiques. El paper que tingui la reglamentació europea en els partnerships comercials, que constituiran les cadenes de valor d’un sector madur de la biologia sintètica a Europa, té una importància essencial per a empreses com Novozymes, que tracten de fer créixer la capacitat biotecnològica d'Europa.
M’agradaria remarcar la recerca que està fent el Centre for Innovative Manufacturing in Emergent Macromolecular Therapies, que té com a seu la University College of London (Regne Unit), amb la col·laboració del UK Engineering and Physical Sciences Research Council. Aquestes entitats, a més de la London School of Pharmacy i 24 empreses, estan mirant de desenvolupar tècniques estadístiques i computacionals per integrar el disseny de medicines biològiques i macromoleculars amb la producció i l’economia.
D’altra banda, diversos ponents del món acadèmic a l’ASBE 2012 van presentar investigacions sobre l'ús de la biologia sintètica per millorar la fabricació de les medicines biològiques (biologics) de la propera generació. La biologia sintètica pretén aconseguir de manera industrial i generalitzada cèl·lules hoste, que esdevinguin medicines biològiques a partir de l’ús de la tecnologia d’ADN recombinant. Cadascuna d’aquestes cèl·lules es conceben com fàbriques en miniatura revestides totes amb un xassís biològic. Mitjançant el redisseny tant del xassís com de la fàbrica, la biologia sintètica pot fer front a la creixent demanda global de produir medicines biològiques més barates.
El llevat Pichia pastoris és un prometedor xassís hoste per a la producció de medicines biològiques, ja que pot ser cultivat de manera ràpida i barata. Pichia pastoris també ha donat resultats satisfactoris —mitjançant ADN recombinant— a l’hora de fabricar proteïnes amb les mateixes aportacions de carbohidrats que es donen en les cèl·lules humanes. El Dr. Pau Ferrer de la Universitat Autònoma de Barcelona va mostrar com un enfocament dels sistemes per a l’anàlisi de grans quantitats de dades de transcripció d’ADN revelen que els factors genètics influeixen en la secreció de proteïnes de la cèl·lula hoste, cosa que no havia estat descoberta fins al moment. El professor Anton Glieder de l’Austrian Centre of Industrial Biotechnology també va presentar un treball sobre el desenvolupament de biblioteques senceres d’interruptors genètics (promotors) no naturals, dissenyats i sintetitzats perquè millorin la utilitat industrial de Pichia Pastoris.
Escherichia Coli, d'ençà que era el cavall de batalla de la biotecnologia durant els anys setanta, també ha patit una reenginyeria significant en l'era de la biologia sintètica. En el marc de l’ASBE vaig presentar la meva recerca sobre una soca d’Escherichia Coli, redissenyada amb un moviment d’autohidròlisi de l’ADN accionat per disrupció, en col·laboració amb la UCB (Bèlgica). A escala industrial, s'hi aconsegueixen alliberar les medicines biològiques recombinades intracel·lulars normalment amb una disrupció física de les cèl·lules. Aquesta disrupció dóna lloc a nivells elevats de viscositat, plasticitat i contaminació d‘ADN en el material que l’ha patit, a causa de l’alliberament d’ADN genòmic amb molt de pes molecular que prové de les cèl·lules afectades. Els nivells alts de viscositat i de contaminació d’ADN afecten el procés productiu posterior i pot ser una contribució important per al cost d’elaboració d’una medicina biològica. Hem dissenyat una soca hoste d’Escherichia Coli per expressar la proteïna nucleasa tòxica de forma segura en l’espai periplasmàtic on no pot accedir l’ADN genòmic hoste. Aquesta soca dissenyada amb enginyeria es cultivava normalment a escala industrial i, fonamentalment, produïa medicina biològica recombinada en els mateixos nivells (o més elevats) que la soca no dissenyada amb enginyeria. Amb la disrupció de les cèl·lules, totes les molècules d’ADN genòmic grans es degradaven en uns minuts sense necessitat d'altres factors afegits ni intermediaris.
A Europa s’estan duent a terme estudis científics de gran qualitat, des de la modelització per ordinador avançada, passant per la biologia molecular de les plantes, l’enginyeria metabòlica o la nanoencapsulació fins a la bioètica o l’evolució de proteïnes. Aquest article no té l’esperança de fer justícia a totes les contribucions que es van fer durant l’ASBE, inclosa la calorosa benvinguda de la ciutat de Barcelona. La millor manera de fer-se una idea aproximada de la biologia sintètica aplicada és assistir a la propera conferència!
Amb voluntat de conclusió seriosa diré que, com més llarga sigui l’absència de notícies directes sobre biologia sintètica en els mitjans de comunicació, més possibilitats hi haurà que el periodisme la qualifiqui de disciplina sobrevalorada o perillosa (o les dues coses alhora, malgrat que siguin contradictòries). Els èxits pràctics i els beneficis dels treballs presentats a l’ASBE 2012 ajudaran (o això esperem) a desenvolupar un sentiment positiu envers la biologia sintètica en tot tipus de públic arreu d’Europa.