Los investigadores han encontrado un método que usa el potencial de las bacterias para construir células sintéticas complejas que imitan las funcionalidades de las células vivas
Hoy en día ya sabemos cómo crear células sintéticas capaces de crecer y dividirse como las células normales. Estos avances prometen solucionar lesiones traumáticas, defectos de nacimiento, curar enfermedades graves, revertir el envejecimiento o crear materiales inimaginables en este momento. Sin embargo, para llegar a ese punto todavía falta conocer en profundidad cómo funcionan estos procesos celulares tan complejos.
Una nueva investigación publicada en la revista Nature, nos acerca un poco más a ese objetivo. El equipo responsable del descubrimiento, un grupo internacional de investigadores de centros como la Universidad de Bristol o la de Burdeos, ha conseguido un nuevo método para crear protocélulas. Estos organismos primitivos están relacionados con el origen de la vida y su funcionalidad todavía no está clara para los científicos que tampoco han conseguido reproducirlas sintéticamente. Hasta ahora. La nueva publicación explica cómo los investigadores han logrado construir protocélulas altamente complejas que nos permiten representar con mayor precisión las complicadas composiciones, estructuras y funciones de las células vivas.
"Conseguir una alta complejidad organizativa y funcional en las células sintéticas es difícil, especialmente en condiciones de equilibrio”, asegura Stephen Mann, profesor de la Facultad de Química de la Universidad de Bristol y uno de los investigadores principales del estudio. “Es de esperar que nuestro enfoque bacteriogénico actual contribuya a aumentar la complejidad de los modelos actuales de protocélulas, facilite la integración de innumerables componentes biológicos y permita el desarrollo de sistemas citomiméticos energizados".
Cómo lo han conseguido
Hasta ahora los científicos han intentado modelar las protocélulas sin éxito usando microcápsulas como soporte. El nuevo método, sin embargo, utiliza unas microgotas viscosas llenas de bacterias vivas como material de construcción microscópico.
Según cuentan los investigadores, el primer paso fue exponer a dos tipos de bacterias a las gotas. Un grupo se quedó atrapado de manera espontánea dentro de las gotas, mientras que el otro se instaló en la superficie de las mismas. A continuación, los investigadores destruyeron los dos tipos de bacterias y sus componentes celulares quedaron atrapados en el lugar que estaban, unas en el interior de las gotas y otras en la superficie. Estos miles de moléculas y piezas de maquinaria biológica, explican, se utilizaron para producir unas protocélulas bacteriógenas recubiertas de membrana.
Los investigadores descubrieron que los componentes bacterianos que habían heredado las protocélulas permanecían activos en las células sintéticas. Las protocélulas, dicen, eran capaces de producir moléculas ricas en energía (ATP) a través de la glucólisis y de sintetizar ARN y proteínas mediante la expresión génica in vitro.
Resultado: una ameba sintética
Después siguieron exprimiendo la capacidad de esta técnica remodelando la estructura y la morfología de las protocélulas. Según cuenta el equipo, condensaron el ADN bacteriano en una estructura única similar a un núcleo e introdujeron en el interior de la gota una red similar a un citoesqueleto de filamentos proteicos y vacuolas de agua delimitadas por una membrana.
Los investigadores implantaron también bacterias vivas en las protocélulas con el objetivo de generar una producción de ATP autosostenible y energía a largo plazo para la glucólisis (la transformación de la glucosa en energía para las células), la expresión de los genes y el ensamblaje del esqueleto celular. El resultado, dicen, les resultó sorprendente porque la construcción adoptó una morfología externa similar a la de las amebas.
"Nuestro enfoque de ensamblaje de materiales vivos ofrece una oportunidad para la construcción de células vivas-sintéticas simbióticas”, dice Can Xu, investigador asociado de la Universidad de Bristol e investigador principal de la publicación. “Por ejemplo, mediante el uso de bacterias manipuladas debería ser posible fabricar módulos complejos para su desarrollo en áreas de diagnóstico y terapéuticas de la biología sintética, así como en la biofabricación y la biotecnología en general".
Foto de portada: La célula sintética creada por el JCVI con 473 genes (NCIMR).
