Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y del Barcelona Supercomputing Center – Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) han desarrollado una innovadora técnica que permite reprogramar bacterias sin necesidad de introducir ADN externo. Esta metodología, conocida como GenRewire, transforma las funciones genéticas de las proteínas para que adquieran nuevas capacidades, manteniendo su funcionamiento natural intacto.
En el ámbito de la biotecnología, es habitual recurrir a la ingeniería genética para dotar a las bacterias de habilidades que les permitan producir sustancias útiles o degradar contaminantes. Tradicionalmente, esto se lograba mediante la inserción de material genético externo en las células, utilizando técnicas como los plásmidos, pequeñas moléculas de ADN que pueden transferirse entre bacterias. Sin embargo, el enfoque propuesto por este estudio representa un cambio significativo en esta práctica.
Nueva estrategia para modificar bacterias
El investigador Manuel Ferrer, del CSIC y coordinador del estudio, explica: “Nuestro método parte de una idea sencilla: si las proteínas nativas pueden ser rediseñadas computacionalmente para hacer algo nuevo, no necesitamos alterar el equilibrio genético de la célula con elementos externos”. Este enfoque podría revolucionar la forma en que se manipulan los microorganismos en el laboratorio.
Para validar esta nueva tecnología, los científicos han aplicado GenRewire a la bacteria Escherichia coli, permitiéndole degradar partículas de plástico PET (Polietileno Tereftalato) de tamaño nanométrico. Estos nanoplásticos son comunes en productos cotidianos y representan un grave problema ambiental debido a su persistencia y toxicidad.
Una combinación única de tecnologías
El éxito en la modificación de E. coli se logró al reprogramar dos proteínas específicas sin necesidad de agregar genes externos. El investigador Víctor Guallar, del BSC y coordinador del estudio, señala que “nuestro enfoque es único porque combina inteligencia artificial, simulación por supercomputación y edición genética precisa para incorporar nuevas actividades en proteínas naturales”. Las proteínas modificadas reemplazan a las originales en el genoma, lo que permite a la célula conservar su equilibrio biológico.
La técnica GenRewire destaca por su operatividad sencilla: analiza las proteínas codificadas por un genoma en un supercomputador y luego utiliza herramientas computacionales para reprogramarlas con una función específica. Según el investigador Joan Giménez, del BSC, “reprogramamos la bacteria virtual en tan solo tres o cuatro semanas”, gracias a los avances recientes en métodos estructurales basados en IA y al poder computacional del MareNostrum 5.
Perspectivas futuras en biotecnología
A diferencia de los métodos tradicionales que requieren la introducción de ADN foráneo, GenRewire logra resultados similares sin alterar el material genético original. Esto evita problemas como un crecimiento deficiente o inestabilidad del sistema. Las investigadoras Paula Vidal y Laura Fernández, también del CSIC y primeras autoras del estudio, comentan: “Hemos demostrado que es posible rediseñar bacterias desde dentro, sin alterar su naturaleza con elementos externos”. Este avance podría complementar la ingeniería metabólica clásica.
Los investigadores creen que esta metodología podrá aplicarse a otros organismos e incluso al genoma humano o cultivos agrícolas. Esto no solo reduciría el riesgo de rechazo inmunológico sino que también ayudaría a superar barreras legales y éticas asociadas con el uso de ADN ajeno. Con estos avances, se abre un nuevo horizonte en el campo de la biotecnología.
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