Esta pasada primavera conocíamos que investigadores británicos habían desarrollado en laboratorio la primera forma de vida (una bacteria) capaz de resistir a cualquier tipo de virus. La razón es sencilla: reprogramaron genéticamente su estructura para que los virus no pudieran entrar en ella y reproducirse. Más allá de la proeza de laboratorio, abre la puerta a futuros planteamientos en medicina.

IMÁGENES: Wikimedia Commons

La bacteria Escherichia coli acaba de entrar por la puerta grande en la Historia de la Ciencia, o cuando menos, de los pequeños grandes logros de la genética experimental en laboratorio con la vista puesta siempre en el bienestar médico humano. En una búsqueda incesante por vencer a cualquier enfermedad que pueda afectar al ser humano, un grupo de investigadores británicos del Consejo de Investigación Médica del Reino Unido (y publicada en Science) han logrado “reescribir” el genoma de esta bacteria para incluir elementos sintéticos (externos) y “corregir” los métodos que permitirían a un virus colonizar esa bacteria y usarla como “fábrica” de copias del virus, infectándola. En total han sido casi 18.000 cambios artificiales en su genoma, una demostración práctica total de que la genética ha logrado entender el ADN hasta sus consecuencias más profundas (aunque aún queda mucho recorrido para el conocimiento total), llevando a los investigadores a crear un nuevo tipo de bacteria que podemos llamar “vida sintética”.

Este nuevo tipo de bacteria, que en realidad es la misma que el resto pero con cambios añadidos (como si hubiera evolucionado a toda velocidad, intervención humana mediante), puede bloquear la capacidad de los virus para replicarse a partir de la infección y provocar otras pandemias. La bacteria tendría ahora una forma “programada” de luchar contra las infecciones: la intervención humana salta por encima del impedimento de hacer cambios en las proteínas naturales de los seres microbianos, imprescindibles para las funciones vitales. El objetivo era demostrar que el ADN de una forma de vida puede alterarse tan profundamente como para generar una nueva versión inmune a las infecciones. Literalmente cambiar la estructura genética de esa pequeña bacteria para modificarla y eliminar los caminos a través de los cuales un virus puede contaminarla y manipularla. Importante: no se ha ampliado el ADN, sino acortado, eliminando partes que no se necesitaban y cambiando otras que se han conservado.

La técnica de los investigadores se basa en la reprogramación genética de los codones presentes en el ADN para que puedan generar nuevos aminoácidos no presentes de forma natural en la vida conocida. Es decir, van directos a las pequeñas piezas que conforman a su vez las proteínas clave para la actividad celular (20 aminoácidos que son programados a través de los codones, que son 64 fragmentos cortos de instrucciones genéticas presentes en el ADN). Gracias a los cambios en los codones, se pueden producir nuevas combinaciones “artificiales” (no previstas de forma natural), además de crear una nueva dinámica que actúa más como lo haría un cortafuegos frente a un incendio que como un muro. Resumiendo: ahora la bacteria produce otro tipo de proteínas que no pueden ser aprovechadas por los virus bacterianos (o fagos). Cambiando los codones se altera lo que el virus puede utilizar.

Una forma aún más sencilla de explicarlo: si un virus necesita que la bacteria huésped tenga codones concretos, a los que llamaremos Alfa, pero en lugar de eso los tiene de otro tipo (a los que llamaremos Beta), no podrá usarlos para replicarse, de forma que nunca podrá infectar a esa bacteria. Si cambias tu estructura, a la cual el virus se ha adaptado durante millones de años, entonces lo inhabilitas para aquellos para lo que está programado. El virus entonces no podrá utilizar la célula para generar otros virus y así expandirse por el cuerpo infectado (como el Covid-19): se inserta en la célula y la convierte en una fábrica sometida en la que producirá miles de copias, con lo que termina por aniquilar al huésped.

Para poder realizar esos cambios, los investigadores británicos usaron la técnica de edición genética CRISPR-Cas9 como si fueran unas tijeras que cortan fragmentos del genoma original para realizar los cambios. Son los mismos que años atrás habían logrado crear genoma artificial por completo, paso previo para modificar genoma real; la bacteria ha sido un punto inicial para los cambios posteriores, que podrían alcanzar a formas de vida más complejas, como gusanos y moscas. A mayor ambición, mayores resultados. Con CRISPR-Cas9 cortan piezas que son sustituidas por otras secuencias artificiales creadas aparte utilizando ordenadores que secuencian nuevas órdenes y que en el laboratorio son convertidos en elementos de trabajo. Hay que recalcar que no se trata de una ampliación del ADN, sino un recorte y remodelación del código original con miles de millones de años.

Cuando las nuevas bacterias E. coli fueron puestas a prueba exponiéndolas a virus que en condiciones normales las habrían infectado sin problemas, éstas resistieron el ataque e incluso crecieron aún más rápido de lo que lo harían de forma natural. Han creado así una nueva forma de vida separada de la evolución natural de miles de millones de años. A la confusión inicial del virus, estructura de la que muchos dudan aún que pueda ser considerado como una forma de vida al uso (apenas es un código encerrado en una cápsula que no se alimenta y cuya única función es reproducirse exponencialmente), le sigue la incapacidad bioquímica de aprovechamiento del huésped. Como un trabajo baldío: el virus intentará usar sus técnicas, pero nada coincide y simplemente se deshace sin efectividad. Nuevas instrucciones, nuevas realidades químicas.

El método revolucionario: reprogramar los codones del ADN

Toda forma de vida se basa en los 20 aminoácidos conocidos, compendio de “ladrillos” básicos que permiten construir las proteínas fundamentales para la actividad celular. Los aminoácidos se sintetizan a partir de las “instrucciones” biológicas contenidas en los codones, que son 64 fragmentos cortos que están presentes en el ADN de las formas de vida, como los humanos, cuyos códigos tienen 3.055 millones de letras. Si las secuencias de codones pudieran reescribirse, también cambiaría su papel y dotar a la producción posterior de nuevas funciones, como la de producir nuevos aminoácidos artificiales que no existían en la naturaleza. Esto ampliará el catálogo que multiplicará las aplicaciones, como la creación de “biopolímeros” no existentes de forma natural y que podrían aplicarse después en el mismo terreno médico.

Escherichia coli, la bacteria predilecta

La bacteria Escherichia coli (también conocida como E. coli) es una vieja conocida de la medicina y los investigadores farmacéuticos: desde fermentar alimentos al desarrollo de fármacos. Gracias a su nueva versión artificial se abre el camino para crear nuevos medicamentos, como ya se hace en cientos de aplicaciones previas, desde las cargas de insulina a los anticoagulantes, medicamentos ambos que son consumidos por millones de dosis a diario. Y recientemente también en toda la variedad de vacunas de ARN mensajero que se distribuyen contra el Covid-19. Utilizada como una fábrica, los laboratorios tienen auténticas factorías de esta bacteria en criaderos para producir todo tipo de fármacos y materiales biológicos necesarios en medicina.