Escrito por IISER Pune II
Los desarrollos recientes en biología sintética diseñaron redes y organismos para la elucidación de mecanismos de enfermedades, identificación de objetivos de fármacos, plataformas de descubrimiento de fármacos, tratamiento terapéutico, administración terapéutica y producción y acceso a fármacos, por nombrar algunos.
El término biología sintética se utilizó por primera vez a principios del siglo XX. Por ejemplo, el científico médico y biólogo francés Stephane Leduc publicó un libro en 1912 titulado “La Biologie Synthétique”. Sin embargo, las raíces de la biología sintética en realidad se remontan a una publicación histórica de Francois Jacob y Jacques Monad, quienes estudiaron el operón lac y concluyeron que la respuesta de una célula a su entorno está respaldada por los circuitos reguladores que existen dentro de la célula. Pronto se vislumbró la capacidad de ensamblar nuevos sistemas reguladores a partir de componentes moleculares. Gradualmente, se reconoció que la manipulación racional de los sistemas biológicos, ya sea ajustando o reorganizando sistemáticamente sus constituyentes moleculares modulares, podría formar la base de una disciplina de ingeniería biológica formal. Esto condujo al nacimiento de la biología sintética, que hoy en día se ha convertido en un campo con aplicaciones innovadoras.
Un grupo de científicos desarrolló recientemente una interfaz de nanoporos que hace posible la computación de ADN de mayor ancho de banda. El ADN es un sustrato poderoso para programar máquinas de procesamiento de información a nanoescala. La hebra de desplazamiento de ADN es una primitiva de computación de ADN con amplias aplicaciones, desde el diagnóstico de enfermedades hasta redes neuronales artificiales moleculares. Las salidas de los circuitos DSD generalmente se leen mediante espectroscopia de fluorescencia. Sin embargo, la superposición espectral de los reporteros de fluorescencia típicamente de molécula pequeña plantea varios problemas en la detección adecuada de una serie de salidas únicas. Este grupo de investigadores desarrolló un método de lectura sin secuenciación multiplexable que permite la medición cinética en tiempo real de la actividad del circuito DSD a través de la tecnología de matriz de sensores de nanoporos que aumenta el ancho de banda de salida DSD en un orden de magnitud sobre lo que es factible con la espectroscopia de fluorescencia.
Otro grupo de investigadores desarrolló textiles de bioingeniería con aglutinantes peptídicos que capturan partículas virales del SARS-CoV-2. Las máscaras faciales y el equipo de protección personal generalmente solo previenen parcialmente la transmisión de virus respiratorios. Los textiles de bioingeniería desarrollados por estos científicos tienen aglutinantes peptídicos integrados que capturan las partículas del virus. Los péptidos que se unen al dominio receptor de la proteína de pico en el virus SARS-CoV-2 al dominio de unión a celulosa de la proteína celobiohidrolasa II de Trichoderma reesei se fusionaron con los textiles utilizados para fabricar máscaras faciales y equipos de protección personal. El algodón resultante reduce la infección por SARS-CoV-2 de las células en 500 veces.
Un estudio reciente condujo al desarrollo de una lógica pegajosa que programa a las bacterias para que formen patrones multicelulares. Las células pueden diseñarse para expresar moléculas de adhesión sintéticas que crean una lógica simple para modelar poblaciones celulares con límites visibles. Este enfoque se puede promover para hacer realidad los materiales vivos inteligentes y los biosensores programables. Kim et al. han establecido un conjunto de principios generales para la ingeniería de biosensores programables, biomateriales y tejidos artificiales con patrones predecibles, basados en un conjunto de herramientas de adhesión simple. El estudio muestra la utilidad de la biología sintética para responder preguntas biológicas complejas como la formación de límites de tejido durante el desarrollo.
La biología sintética, junto con sus aplicaciones de largo alcance, también conlleva una tremenda responsabilidad.
Hay tres preocupaciones en lo que respecta a la bioética: preocupaciones acerca de “jugar a ser Dios”, que han sido prominentes en áreas científicas estrechamente relacionadas; preocupaciones sobre socavar la distinción entre seres vivos y máquinas, que atrajeron la atención temprana de los especialistas en ética; y preocupaciones sobre el mal uso deliberado del conocimiento de la biología sintética.
Referencias:
1. Cameron DE, Bashor CJ, Collins JJ. Breve historia de la biología sintética. Nat Rev Microbiol. 2014 mayo; 12 (5): 381–90.
2. ¿Qué es la biología sintética/de ingeniería? | EBRC [Internet]. [citado el 12 de octubre de 2022]. Disponible en: https://ebrc.org/what-is-synbio/
3. Khalil AS, Collins JJ. Biología sintética: las aplicaciones alcanzan la mayoría de edad. Nat Rev. Genet. Mayo de 2010; 11(5):367–79.
4. Biología sintética - Últimas investigaciones y noticias | Naturaleza [Internet]. [citado el 12 de octubre de 2022]. Disponible en: https://www.nature.com/subjects/synthetic-biology
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