L’avenç del coneixement biològic i informàtic en paral·lel ha permès, en qüestió de dues dècades, el desenvolupament d’eines d’edició i predicció genètiques aleshores inimaginables. Tot va començar amb la seqüenciació, és a dir, el desxiframent del genoma, a partir de la segona meitat del segle XX. Primer de tot es van descobrir les seqüències de microorganismes més simples com virus, bacteris i llevats i després les d’organismes més complexes com animals. Concretament, el primer esborrany del genoma humà va ser publicat el 2001. Això últim us sona, oi?
I si no, no passa res! Repassem una mica: el genoma conté la informació necessària per construir un organisme, des del virus més simple a l’animal més complex. I no només per construir-lo, sinó que porta el compàs de quina manera funciona, es relaciona i es reprodueix un ésser viu.
I com poden portar la batuta una sèrie de molècules ordenades d’una forma determinada? No ho fan pas soles! Hem dit que un aspecte clau dels éssers vius és que es relacionen –tant amb l’entorn com amb altres organismes –. Això els permet modular la seva activitat en funció dels missatges que reben de l’exterior i actuar en conseqüència.
I per què és important això per la biologia sintètica?
Anem de cara a barraca: una de les idees principals de la biologia sintètica és poder expressar gens d’una espècie en una altra, a més de decidir com i quan entren en acció.
Això es pot fer gràcies a què tots els éssers vius de la Terra provenim d’un ancestre comú universal, tots compartim el funcionament del nostre material genètic, a grans trets. Per tant, un fragment del material genètic d’una persona pot ser interpretat per un bacteri, per exemple.
I per molt increïble que soni, a finals dels anys setanta es va aconseguir, i no amb qualsevol proteïna, sinó amb la famosíssima insulina. La insulina és la molècula que fa que les cèl·lules captin el sucre que es troba a la sang. Quan hi ha algun problema amb aquesta proteïna produïda pel mateix cos, es pot desenvolupar la diabetis. Per sort, l’administració d’insulina externa pot minimitzar els riscos que provoca la malaltia.
D’on s’extreia la insulina abans?
La producció d’insulina humana en bacteris va suposar un canvi de paradigma respecte al qual hi havia aleshores. I és que la insulina que s’administrava a pacients diabètics solia extreure’s de pàncrees de porcs, cosa que comportava una alta mortalitat per reaccions al·lèrgiques, perquè, al cap i a la fi, la insulina porcina no és una hormona humana.
El naixement de la biotecnologia i la biologia sintètica
La producció d’insulina humana en bacteris i després en llevat va eliminar els problemes associats a la porcina i va suposar un canvi molt important en el camp. És per això que en aquesta petita 一però no insignificant一 molècula rau el naixement de la biotecnologia moderna i la biologia sintètica. Va catapultar la rellevància social d’aquests dos camps i així vam arribar a finals de segle XX, on les tècniques de processament de dades i el coneixement biològic ja eren prou avançades per començar a provar d’anar més enllà.
Ara, l’expressió de gens humans en altres espècies ha passat a ser el pa de cada dia. Les eines que proporciona la biologia sintètica permeten modificar quan s’expressa un gen de tal manera que reaccioni enfront de diferents estímuls o que l’activin altres senyals de l’entorn. Trobem un exemple a continuació.
Què més es pot fer amb la biologia sintètica?
Podem modificar genèticament bacteris de la nostra microbiota perquè actuïn com a medicaments vius. S’ha estudiat la possibilitat que una soca d’ E. coli pugui expressar senyals per prevenir i eliminar infeccions de bacteris patogènics一bacteris que causen malalties一 com Vibrio cholerae, que provoca el còlera. Això podria ser molt útil per prevenir la malatia en zones geogràfiques on se’n detecten brots.
Una altra aplicació més trivial és la producció de vanil·lina en llevats, és a dir, l’expressió d’un gen vegetal en un llevat. La vanil·lina és la molècula que dona la preuada aroma a la vanillla, un vegetal cada cop més difícil de cultivar i trobar. Per tant, una possible solució es troba a través de la biologia sintètica.
Per tal de facilitar el flux de coneixement i d’idees noves, fa 20 anys va començar a Boston una competició anomenada iGEM (International Genetically Modified Machine, Màquina Internacional Genèticament Modificada). És un esdeveniment anual en el qual participen universitats d’arreu del món amb equips molt competitius i multidisciplinaris. No només és una competició on cadascú presenta la “màquina biològica” 一o les parts genèticament modificades d’un organisme一 que han dissenyat, sinó que també es comparteix amb tota la comunitat científica amb l‘objectiu que tothom ho pugui utilitzar lliurement.
Ja per acabar…
Ens trobem davant d’un nou camp on convergeixen moltes àrees de coneixement i això sempre dona peu a un ampli ventall de possibilitats i perspectives per aportar solucions innovadores, no només per problemes de salut, sinó també a escala de proveïment de menjar vegetal. El potencial d’aquesta tecnologia és molt alt i per això haurem de seguir-la amb atenció com a societat per continuar qüestionant i col·laborant amb el procés científic, del qual, per molt que a vegades ens en sentim exclosos, en formem una part molt important.
Per saber-ne més
Genome – Synthetic Biology
Nature – The birth of biotechnology
Frontiers – The future of Synthetic Biology
La imatge de la portada està extreta de biotechscope i tota la resta tenen llicència Creative Commons.
