Hacia la ferretería para células

Un equipo de 12 estudiantes, tres doctores y cuatro profesores de dos universidades trabaja estos días a contrarreloj en Valencia para preparar su participación en el concurso iGEM 2006, organizado por el prestigioso Instituto Tecnológico de Massachusetts, el MIT. La competición, a la que concurren 40 grupos, gira en torno a la biología sintética, una rama de la ciencia tan nueva que carece de una definición consolidada.

Una de las posibles definiciones la describe como un campo de investigación que combina los métodos de la ingeniería y de la biología para introducir nuevos circuitos biológicos, compuestos por proteínas y ácidos nucleicos, en células, mediante un proceso de estandarización análogo al utilizado en la electrónica. Toscamente, podría decirse que pretende programar microorganismos, especialmente bacterias, para que cumplan tareas que no realizarían de modo natural. Y hacer esa programación de tal forma (ordenada, sistemática y con carácter predictivo) que cada nuevo circuito (cada parte o bioladrillo, en su terminología), quede fijado definitivamente en un registro. De modo que, en el futuro, cualquiera pueda reaprovecharlo con la misma tranquilidad con la que hoy se acude a una ferretería y se pide un tornillo del seis.

Los críticos sostienen que la comparación con la electrónica no es válida

La sistematización, la creación de un registro y la producción en cadena son claves

Algunas de las aplicaciones futuras que se atribuyen a la biología sintética parecen ciencia ficción. Y sus defensores dibujan un área de aplicaciones prácticamente ilimitada: la fabricación de medicamentos a gran escala, la producción de energía limpia (como el hidrógeno) y la detección de explosivos o de agentes tóxicos en lugares de difícil acceso (bajo tierra o dentro del cuerpo humano), por poner tres ejemplos.

La disciplina es muy joven y recibe importantes críticas. Una de ellas señala que la idea puede ser interesante, pero que el contexto biológico es muy complejo, y que la comparación con la electrónica no es válida porque las moléculas no se comportan como componentes electrónicos.

Quizá por ello los cuatro profesores de las universidades de Valencia y Politécnica de Valencia -Pedro Fernández de Córdoba, Jesús Salgado, Albert Ferrando y Javier Urchueguía- se expresan con cautela, utilizan constantemente la locución "en principio" y repiten una frase: "La biología sintética no ha inventado nada", ya que se ha dedicado a recoger los frutos de los trabajos realizados en las últimas décadas en los terrenos de la ingeniería genética, la ingeniería molecular y la biología de sistemas. Y todavía más: "La biología sintética, tal y como está concebida hoy, no pretende crear células. Una célula consta de miles de funciones programadas por su propio genoma, y no es realista pensar en hacer eso ahora".

La cuestión, por un lado, reside en programar microorganismos, principalmente bacterias y levaduras, mediante la introducción en ellas de moléculas de ADN. Un trabajo que en parte ya se realiza a diario en laboratorios de investigación biológica y en empresas de biomedicina y biotecnología. En este caso se trata de utilizar las partes o ladrillos para crear circuitos. Algunos, como los promotores, tienen encomendada la tarea de poner en marcha la expresión de otros genes ante unas condiciones determinadas; otros, llamados reporters, deben en teoría emitir una señal (como la fluorescencia) si el circuito funciona, y hacerlo con una gradación que permita cuantificar (por ejemplo, la proporción de cafeína en un medio líquido).

La gran novedad proviene de un cambio de perspectiva y de la interiorización de un concepto: la estandarización, a través del registro de cada parte o ladrillo con características y funciones definidas. El cambio de perspectiva consiste en mirar el asunto desde los ojos de un ingeniero. Para fabricar un avión, señalan, no es necesario que los constructores conozcan desde la raíz el funcionamiento de todos los componentes. Les basta con saber dónde va y para qué sirve cada una de las piezas. Del mismo modo, los biólogos sintéticos no tratan de averiguar el mecanismo exacto que rige un proceso molecular. Se esfuerzan, en cambio, por conseguir que el circuito biológico funcione, y en comprobar que ese éxito sea trasladable a otros contextos celulares. Volviendo al símil de la electrónica: "Una parte de un circuito (una resistencia o un condensador), puede utilizarse indistintamente para fabricar un televisor, una radio o un

[sistema de control de vehículos] ABS".

La voluntad de sistematización, de creación de un gran registro de partes y de producción en cadena -que hace entrever un mareante potencial comercial- los distingue de los biólogos convencionales, más empíricos.

En la nueva disciplina es fundamental el método, para el que resulta muy importante la modelización matemática por ordenador. El método está definido por el enfoque multidisciplinar de la biología sintética, que encarnan perfectamente los profesores del grupo valenciano, el único español que competirá en iGEM contra los equipos de las universidades de Princeton, Harvard, Caltech, Berkeley, Cambridge, el Imperial College de Londres y el ETH de Zurich, entre otros, además del propio MIT.

El concurso, donde los protagonistas son los estudiantes, nació en 2004 y entonces compitieron sólo cinco grupos, los de los gigantes universitarios de EE UU. Los resultados de algunos equipos se han publicado en la revista Nature.

Alrededor de una mesa de la sala de juntas de la Escuela de Ingenieros Industriales de Valencia se sientan los profesores Fernández de Córdoba (doctor en física y en matemáticas), Salgado (bioquímico, doctor en química), Ferrando (doctor en física y especialista en fotónica) y Urchueguía (doctor en física y especialista en energía). Son los coordinadores del grupo junto al profesor Alfonso Jaramillo, de la École Polytechnique de París.

El valor de iGEM no proviene de producir grandes descubrimientos, aseguran, sino de fomentar que los estudiantes de último año desarrollen su carrera en biología sintética, un campo tan nuevo que todavía no dispone de suficiente masa crítica. El equipo de Valencia empezó a trabajar en febrero, pero acaba de empezar a definir su proyecto, que deberá estar listo en septiembre. Los primeros meses los dedicaron a aprender. "Hacen falta matemáticas, a las que los biólogos no están tan acostumbrados, pero los físicos sí. Y hace falta algo de experiencia en un laboratorio biológico, algo que los físicos no conocen". Siendo realistas, el objetivo no es ganar el concurso. Ni siquiera es básico que el proyecto funcione en la práctica. Lo importante es "cubrir el mayor número de etapas posibles: diseñar el proyecto, modelizarlo, simularlo e implementarlo. Y luego, a ser posible, que funcione", explican.

Con el tiempo del que disponen, no van a tratar de generar sus propios ladrillos, sino de crear un circuito usando algunas de las partes ya contrastadas que el propio MIT proporciona a los que participan. No hay que olvidar, recuerdan, que uno de los objetivos de la biología sintética es "aprovechar el conocimiento que ya existe para buscar una estandarización que permita un desarrollo distinto".

Uno de los proyectos por los que se inclina el equipo consiste en la "implementación de un circuito molecular o genético en una bacteria para que ésta detecte una sustancia química predeterminada. Y que ello implique la síntesis de una proteína reporter fluorescente, medible con suficiente sensibilidad".