Genoma humano sintético: por qué es importante

Es como las cosas de la ciencia ficción.

Arranque su computadora. Elija los rasgos que desee, quizás ojos marrones o capacidad musical o resistencia al cáncer.

AdvertisementAdvertisement

Y presione inicio.

Una máquina en su laboratorio luego comienza a unir los componentes químicos del ADN.

Al final, tendrá todo el código genético (o genoma) necesario para crear un ser humano diseñado según sus especificaciones exactas.

anuncio

Este escenario no es posible ahora, pero un grupo de científicos espera hacerlo realidad, o al menos técnicamente factible, dentro de 10 años.

Algunos críticos temen que esta tecnología pueda conducir a bebés de diseño o superhumanos genéticos.

AdvertisementAdvertisement

Pero el grupo de investigadores dice que sus planes son menos fantásticos, aunque solo cambian los juegos en el campo de la ingeniería genética.

Leer más: ¿Qué es la genómica? »

Escribiendo el genoma humano de forma más económica

El genoma humano está formado por cuatro subunidades químicas (nucleótidos) que forman el código genético de nuestro ADN y nuestros genes.

El orden específico de los nucleótidos determina cómo se ven y funcionan nuestros cuerpos, aunque las condiciones ambientales también tienen un efecto.

Las variaciones en el código genético pueden conducir a enfermedades como la enfermedad de Tay-Sachs, la fibrosis quística e incluso el daltonismo. Modificar estas partes del genoma podría curar estas enfermedades.

advertisementAdvertisement

Los científicos ya tienen la capacidad de sintetizar o "escribir" segmentos de ADN de los nucleótidos.

Esto se ha hecho con bacterias, virus y levadura. E incluso pedazos más cortos de ADN humano.

Pero no lo suficientemente rápido o lo suficientemente barato como para sintetizar los 3 mil millones de pares de bases que conforman el genoma humano completo.

Anuncio

Los investigadores esperan que el nuevo proyecto proporcione el mismo tipo de impulso tecnológico para "escribir" ADN que el Proyecto del Genoma Humano hizo para "leer" nuestra estructura genética.

"El objetivo principal de HGP-write es reducir los costos de ingeniería y probar grandes genomas (0. 1 a 100 mil millones de pares de bases) en líneas celulares en más de 1, 000 veces en 10 años", escribió el grupo. 2 de junio en la revista Science.

AdvertisementAdvertisement

Esto incluiría no solo el genoma humano, sino también otros organismos importantes para la agricultura, la salud pública y las aplicaciones médicas.

Lea más: los científicos ahora pueden editar su genoma una letra a la vez »

desafíos para hacerlo funcionar

Uno de los desafíos de hacer que este proyecto funcione es obtener el genoma completo, o parte del genoma, en una célula anfitriona. Este huésped podría ser una célula de mamífero u otro organismo como la bacteria E.coli.

Anuncio

Construir un genoma desde cero también es muy diferente de modificar un genoma existente, algo que ahora se puede hacer con tecnologías como CRISPR / Cas9.

Los científicos necesitarán diseñar el genoma para que mantenga la célula funcionando normalmente. Esto puede ser ayudado por el uso de software de computadora. Uno de los principales actores en el proyecto es la empresa de software informático Autodesk.

AdvertisementAdvertisement

Pero, lo que es más importante, requerirá una mayor comprensión de lo que hace cada sección del genoma, y ​​los científicos apenas están empezando a arañar la superficie.

El grupo espera, sin embargo, que un enfoque de "aprender construyendo" les ayude a progresar en esta área.

"Usted conoce todas las partes necesarias [para hacer un cromosoma], por lo que toma estas partes y las reconstruye. Si es funcional, verá que tenía razón ", dijo a The Science News, Torsten Waldminghaus, Ph. D., microbiólogo sintético del Centro LOEWE de Microbiología Sintética en Alemania, que no está involucrado en el proyecto.

Como sucedió con el primer Proyecto del Genoma Humano, las nuevas tecnologías necesitarán desarrollarse a lo largo del camino para acelerar el proceso de escritura. Y para hacerlo más barato.

Los investigadores comenzarían escribiendo segmentos más pequeños del genoma y trabajarían con piezas más largas. Esto eventualmente tendrá beneficios indirectos.

"Al principio, los productos tangibles pueden ser lentos, pero escribir ADN de forma más económica ya gran escala hará que los investigadores sean más eficientes y completos en su trabajo, lo que lleva a un potencial prácticamente ilimitado de productos indirectos", Danielle Tullman Ercek, Ph. D., un ingeniero bioquímico en la Universidad de California, Berkeley, le dijo a Scientific American.

Leer más: Genómica vs. Genética: una mirada más cercana »

Usos del genoma humano sintético

Las posibles aplicaciones que podrían surgir de este proyecto varían desde relativamente normales hasta éticamente cuestionables.

Uno de estos proyectos piloto es la creación de células "ultra seguras" que son resistentes a los virus y al cáncer.

Esto podría ser en forma de células madre. Estos ya se están probando como una terapia para enfermedades como la artritis reumatoide y las enfermedades pulmonares.

Las células madre funcionan para tratar enfermedades porque pueden multiplicarse rápidamente. Pero este también es un rasgo de células cancerosas. Una de las preocupaciones persistentes sobre la terapia de células madre es que las células madre se volverán cancerosas.

Esto podría evitarse diseñando células madre con un genoma sintético que tiene menos probabilidades de mutar y causar cáncer.

"Una variante de biología sintética codificada para nunca volverse cancerosa sería preferible", dijo a New Scientist Paul Freemont, Ph. D., jefe de la Sección de Biología Estructural del Imperial College de Londres.

Un genoma sintético también podría usarse para modificar el genoma de otro animal. Los órganos de un cerdo "humanizado" podrían ser más adecuados para el trasplante en personas, es menos probable que sean rechazados por el sistema inmunitario de la persona.

Un proyecto piloto incluso requiere la creación de un "genoma de referencia" que incluya las variantes más comunes de todos los genes.

Esto podría usarse para probar variaciones de genes uno por uno para ver cómo afectan la función del cuerpo o el desarrollo de una enfermedad.

"Podrías usar esta pizarra en blanco, este simple yogurt de la humanidad, para ubicar los diferentes genes y descubrir", le dijo a New Scientist George Church, Ph.D., profesor de genética en la Universidad de Harvard.

Leer más: Terapia con células madre para la artritis reumatoide »

Alto costo del genoma sintético

El grupo espera lanzar su proyecto a finales de este año con $ 100 millones en fondos de" industria pública, privada, filantrópica, y fuentes académicas de todo el mundo. "

Dr. Francis S. Collins, Ph. D., director de los Institutos Nacionales de Salud (NIH), dijo que el NIH, una de las principales agencias de financiamiento en los Estados Unidos, no tiene planes de financiar este tipo de proyectos en este momento.

En un comunicado, Collins dijo que el NIH "no ha considerado el momento adecuado para financiar un proyecto orientado a la producción a gran escala" como el que se propone.

El costo total para el proyecto de 10 años probablemente sea enorme, pero el grupo espera que cueste menos de los $ 3 mil millones gastados en el primer Proyecto del Genoma Humano.

Algunos investigadores le dijeron a Nature que el proyecto estaba centralizando innecesariamente los esfuerzos que ya se están haciendo en las empresas que trabajan en este campo.

Otros críticos cuestionan si los beneficios declarados del grupo justifican el costo.

"Creo que desarrollar las herramientas para hacer grandes secuencias genéticas es un objetivo humano importante. Crear un genoma [humano] completamente nuevo: ese es un tipo diferente de proyecto ", dijo a Science Science Laurie Zoloth, Ph. D., bioeticista de la Universidad de Northwestern.

En un intento por disipar los temores de que los científicos creen una nueva raza de superhumanos, el co-líder del grupo le dijo a Scientific American que las células que contienen un genoma sintético serían diseñadas para que si alguna vez creciera como un humano completo, se ganara ' ser capaz de reproducirse

"No estamos tratando de hacer un ejército de clones o comenzar una nueva era de eugenesia", dijo a Scientific American Jef Boeke, Ph. D., un biólogo sintético del NYU Langone Medical Center. "Ese no es el plan. "