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Investigadores de la Universidad de Harvard (EE.UU) han conseguido, en su desarrollo de herramientas de edición de escala genómica, reescribir el genoma de las células vivas mediante el equivalente genético del comando 'buscar y reemplazar', combinando lo reescrito en cadenas celulares nuevas y totalmente diferentes de sus antecesoras, según un estudio publicado en Science.

"La recompensa, en realidad, no viene de hacer una copia de algo que ya existe", dice George Church, profesor de genética de la Harvard Medical School, quien dirigió la investigación en colaboración con Joe Jacobson, profesor asociado en el laboratorio del Massachusetts Institute of Technology (MIT). Según explica Church, el objetivo es "cambiarlo de manera funcional y radical", un cambio que tiene tres objetivos.

El primero consiste en agregar funcionalidad a una célula mediante la codificación de nuevos aminoácidos; el segundo, introducir salvaguardas que impidan la contaminación cruzada entre los organismos vivos modificados y los no modificados; y el tercero, establecer resistencia multiviral mediante la reescritura del código secuestrado por virus.

En las industrias que cultivan las bacterias, como la farmacéutica o la energética, estos virus afectan hasta a un 20% de los cultivos. Un ejemplo es la empresa de biotecnología Genzyme, donde la estimación de las pérdidas debidas a la amplia contaminación viral supone varios cientos de millones de dólares.

En el artículo de Science, los investigadores describen cómo reemplazaron las secuencias de un segmento de ARN por 32 cepas de 'E.coli', y luego guiaron estas cepas parcialmente editadas a lo largo de un camino evolutivo hacia una línea celular única en la que las 314 secuencias del segmento habían sido reemplazadas.

314 secuencias

"Esto supera los métodos actuales de dos maneras", dijo Harris Wang, investigador en el Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering. En el código genético, la mayoría de los segmentos especifican un aminoácido, un componente creador de proteínas. Sin embargo, unos pocos segmentos indican a la célula cuándo debe dejar de añadir aminoácidos a una cadena de proteínas.

Fue uno de éstos el que los investigadores de Harvard aislaron. Con tan sólo 314 secuencias, el segmento o codón TAG es el más raro en el genoma del 'E.coli', por lo que supone un objetivo prioritario para el reemplazo. Utilizando una plataforma llamada Multiplex Automated Genome Engineering (MAGE), el equipo reemplazó las secuencias del codón TAG con otro codón en el que viven las células de 'E.coli'.

"Estamos probando décadas de teorías sobre la conservación del código genético", dijo Isaacs. "Y estamos mostrando en un genoma de gran escala que somos capaces de hacer estos cambios."

Un nuevo desafío 

Los resultados sugieren que las últimas cuatro cepas resultaron saludables. "Nos encontramos con un alto grado de escepticismo desde el principio sobre si podíamos hacer tantos cambios y preservar la salud de estas células", dijo Carr.

Los investigadores confían en crear una sola cepa en la que los codones TAG sean eliminados por completo. El siguiente paso, dicen, es eliminar la maquinaria celular que lee el gen TAG, liberando el codón para un fin completamente novedoso, como la codificación de un aminoácido nuevo.

"Estamos tratando de desafiar la creencia generalizada de que el genoma no es algo maleable o editable", concluyó Wang.