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profesor de biología sintética y molecular de la University College of London y miembro de la Federación Europea de Biotecnología (EFB)
Artículo de opinión
La biología sintética en Europa es una disciplina con un campo de estudio muy amplio, como quedó patente durante la primera conferencia Applied Synthetic Biology in Europe (ASBE 2012) los días 6 y 8 de febrero en Barcelona.
Organizada por la EFB, esta conferencia reunió por primera vez lo mejor de los sectores académicos e industriales que trabajan para que la biología sintética pase del terreno teórico e investigador en el práctico y empresarial.
Pero, ¿qué es la biología sintética? A pesar de que abundan las definiciones, hay cierto consenso para decir que se trata de una nueva disciplina científica que tiene como objetivo aplicar conceptos de ingeniería para fabricar herramientas biológicas innovadoras y de utilidad. Un concepto fundamental en la biología sintética es la normalización. La normalización de los componentes fue un factor importante en el crecimiento de la Revolución Industrial durante los siglos XVIII y XIX, ya que los ingenieros y los inventores de la época se beneficiaron de emplear materiales compatibles (y, por tanto, intercambiables) y diseños estándares. Actualmente, y de manera similar, los biólogos sintéticos también tratan de normalizar el diseño, el ensamblaje, el uso y la medición de los componentes biológicos. La intercambiabilidad permite que todo el mundo se beneficie de un repertorio de componentes más amplio y, a menudo, conlleva un diseño modularizado y simplificado que reduce las barreras técnicas para que puedan acceder los no especialistas.
Los ejemplos más claros de lo que sería la biología sintética en acción son el primer experimento realizado de transferencia nuclear mediante el uso de ADN sintetizado químicamente y el desarrollo de fármacos contra la malaria baratos a través del ensamblaje de genes procedentes de diversos orígenes en un solo microorganismo de producción modificado.
¿Cómo se trasladarán estos hitos de la investigación en el crecimiento económico y la creación de puestos de trabajo tan necesarios en la actual crisis económica? Los conferenciantes del sector industrial en la ASBE 2012, procedentes de empresas como Icon Genetics (Alemania) o Novozymes (Dinamarca), sugirieron algunas vías. El Dr. Sylvestre Marillonnet de Icon Genetics explicó que su empresa está trabajando con tecnologías de ensamblaje de ADN que podrían ser automatizadas y, posiblemente, beneficiarse de plataformas robóticas y mejorar la rapidez, la eficacia y la predictibilidad de la elaboración y aumento de herramientas biológicas. El papel que tenga la reglamentación europea en los partnerships comerciales, que constituirán las cadenas de valor de un sector maduro de la biología sintética en Europa, tiene una importancia esencial para empresas como Novozymes, que tratan de hacer crecer la capacidad biotecnológica de Europa.
Me gustaría remarcar la investigación que está haciendo el Centre for Innovative Manufacturing in Emergente Macromolecular Therapies, que tiene como sede la University College of London (Reino Unido), con la colaboración del UK Engineering and Physical Sciences Research Council. Estas entidades, además de la London School of Pharmacy y 24 empresas, están tratando de desarrollar técnicas estadísticas y computacionales para integrar el diseño de medicinas biológicas y macromoleculares con la producción y la economía.
Por otra parte, diversos ponentes del mundo académico en la ASBE 2012 presentaron investigaciones sobre el uso de la biología sintética para mejorar la fabricación de las medicinas biológicas (biologics) de próxima generación. La biología sintética pretende conseguir de manera industrial y generalizada células huésped, que se conviertan en medicinas biológicas a partir del uso de la tecnología de ADN recombinante. Cada una de estas células se conciben como fábricas en miniatura revestidas todas con un chasis biológico. Mediante el rediseño tanto del chasis como de la fábrica, la biología sintética puede hacer frente a la creciente demanda global de producir medicinas biológicas más baratas.
La levadura Pichia pastoris es un prometedor chasis huésped para la producción de medicinas biológicas, ya que puede ser cultivado de manera rápida y barata. Pichia pastoris también ha dado resultados satisfactorios —mediante ADN recombinante— a la hora de fabricar proteínas con las mismas aportaciones de carbohidratos que se dan en las células humanas. El Dr. Pau Ferrer de la Universitat Autònoma de Barcelona mostró como un enfoque de los sistemas para el análisis de grandes cantidades de datos de transcripción de ADN revelan que los factores genéticos influyen en la secreción de proteínas de la célula huésped, lo que no había sido descubierto hasta el momento. El profesor Anton Glieder del Austrian Centre of Industrial Biotechnology también presentó un trabajo sobre el desarrollo de bibliotecas enteras de interruptores genéticos (promotores) no naturales, diseñados y sintetizados para que mejoren la utilidad industrial de Pichia pastoris.
Escherichia Coli, desde que era el caballo de batalla de la biotecnología durante los años setenta, también ha sufrido una reingeniería significante en la era de la biología sintética. En el marco de la ASBE presenté mi investigación sobre una cepa de Escherichia Coli, rediseñada con un movimiento de autohidrólisis del ADN accionado por disrupción, en colaboración con la UCB (Bélgica). A escala industrial, se consiguen liberar las medicinas biológicas recombinadas intracelulares normalmente con una disrupción física de las células. Esta disrupción da lugar a niveles elevados de viscosidad, plasticidad y contaminación de ADN en el material que lo ha sufrido, debido a la liberación de ADN genómico con mucho peso molecular que proviene de las células afectadas. Los niveles altos de viscosidad y de contaminación de ADN afectan el proceso productivo posterior y puede ser una contribución importante para el coste de elaboración de una medicina biológica. Hemos diseñado una cepa huésped de Escherichia Coli para expresar la proteína nucleasa tóxica de forma segura en el espacio periplasmático donde no puede acceder el ADN genómico huésped. Esta cepa diseñada con ingeniería se cultivaba normalmente a escala industrial y, fundamentalmente, producía medicina biológica recombinada en los mismos niveles (o más elevados) que la cepa no diseñada con ingeniería. Con la disrupción de las células, todas las moléculas de ADN genómico grandes se degradaban en unos minutos sin necesidad de otros factores añadidos ni intermediarios.
En Europa se están llevando a cabo estudios científicos de gran calidad, desde la modelización por ordenador avanzada, pasando por la biología molecular de las plantas, la ingeniería metabólica o la nanoencapsulación hasta la bioética o la evolución de proteínas. Este artículo no tiene la esperanza de hacer justicia a todas las contribuciones que se hicieron durante la ASBE, incluida la calurosa bienvenida de la ciudad de Barcelona. ¡La mejor forma de hacerse una idea aproximada de la biología sintética aplicada es asistir en la próxima conferencia!
Con voluntad de conclusión seria diré que, cuanto más larga sea la ausencia de noticias directas sobre biología sintética en los medios de comunicación, más posibilidades habrá de que el periodismo la califique de disciplina sobrevalorada o peligrosa (o las dos cosas a la vez, aunque sean contradictorias). Los éxitos prácticos y los beneficios de los trabajos presentados en la ASBE 2012 ayudarán (o eso esperamos) a desarrollar un sentimiento positivo hacia la biología sintética en todo tipo de público en toda Europa.