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Crean la primera levadura sintética del mundo, un hito de la ingeniería biológica

Crean una cepa de levadura con más del 50% de sus cromosomas producidos a la carta, lo que supone un primer paso para la vida artificial

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Crean la primera levadura sintética del mundo, un hito de la ingeniería biológica
Universidad de Nottingham

Por Gema Puerto

13 de noviembre de 2023

Un equipo de científicos de Reino Unido, liderado por expertos de la Universidad de Nottingham y el Imperial College de Londres, ha completado la construcción de un cromosoma sintético como parte de un importante proyecto internacional para construir el primer genoma sintético de levadura del mundo. El trabajo, publicado en la revista Cell Genomics, representa la finalización de uno de los 16 cromosomas del genoma de la levadura.

Sc2.0 es el nombre del proyecto colaborativo de diferentes equipos científicos de todo el mundo (Reino Unido, EE. UU., China, Singapur, Reino Unido, Francia y Australia), que han trabajado juntos desde hace más de 15 años para crear versiones sintéticas de todos los cromosomas de la levadura. Se espera que el próximo año se complete definitivamente el proyecto, el mayor genoma sintético jamás realizado.

La importancia de este hito radica en que es  la primera vez que se construye un genoma sintético de un eucariota, un organismo vivo con núcleo, al igual que los animales, plantas y hongos. La levadura fue el organismo elegido para el proyecto, ya que tiene un genoma relativamente compacto y la capacidad innata de unir ADN, lo que permitió a los investigadores construir cromosomas sintéticos dentro de las células de levadura.Levadura, el santo grial

Los seres humanos tienen una larga historia con la levadura, ya sea para hornear o para  elaborar cerveza, durante miles de años y, más recientemente, para la producción química y como organismo modelo de cómo funcionan nuestras propias células. Esta relación significa que sabemos más sobre la genética de la levadura que de cualquier otro organismo, factores que la hicieron el candidato obvio.

El equipo, con sede en Reino Unido, dirigido por el doctor Ben Blount, profesor asistente en la Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad de Nottingham y el profesor Tom Ellis del Centro de Biología Sintética y el Departamento de Bioingeniería del Imperial College de Londres, ha informado a la comunidad científica que el cromosoma XI sintético y, su proyecto para construir la secuencia de ADN, consta de alrededor de 660.000 pares de bases, que son las "letras" que componen el código del ADN.

El cromosoma sintético ha reemplazado a uno de los cromosomas naturales de una célula de levadura y, después de un minucioso proceso de depuración, ahora permite que la célula crezca con el mismo nivel de aptitud que una célula natural. El genoma sintético no sólo ayudará a los científicos a comprender cómo funcionan los genomas, sino que también tendrá muchas aplicaciones.

Futuras aplicaciones

En lugar de ser una copia directa del genoma natural, el genoma sintético Sc2.0 ha sido diseñado con nuevas características que otorgan a las células capacidades novedosas que no se encuentran en la naturaleza. Una de estas características permite a los investigadores obligar a las células a mezclar su contenido genético, creando millones de versiones diferentes de las células con diferentes características. De esta forma  se pueden seleccionar individuos con propiedades mejoradas para una amplia gama de aplicaciones en medicina, bioenergía y biotecnología. 

El equipo también ha demostrado que su cromosoma puede reutilizarse como un nuevo sistema para estudiar ADN circular extracromosómico (eccDNA). Se trata de círculos de ADN que flotan libremente, y que se han “salido” del genoma, y se reconocen cada vez más como factores del envejecimiento y como causa del crecimiento maligno y de la resistencia a los fármacos quimioterapéuticos en muchos cánceres, incluidos los tumores cerebrales glioblastoma. “Los cromosomas sintéticos son logros técnicos masivos por derecho propio, pero también abrirán una enorme gama de nuevas capacidades sobre cómo estudiamos y aplicamos la biología. Esto podría ir desde la creación de nuevas cepas microbianas para una bioproducción más ecológica hasta ayudarnos a comprender y combatir las enfermedades”, ha señalado el doctor Blount.

El profesor Tom Ellis ha explicado que, "al construir un cromosoma rediseñado de telómero a telómero y demostrar que puede reemplazar perfectamente un cromosoma natural, el trabajo de nuestro equipo establece las bases para diseñar y fabricar cromosomas sintéticos e incluso genomas para organismos complejos como plantas y animales".

 



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