La mina de oro de la biología sintética... ¿en España?

Imagen de un tramo de ADN humano

"Esta vez, la ciencia española tiene los mimbres necesarios para pasar directamente al futuro a través de la rendija abierta con el primer genoma creado por ordenador y para liderar, incluso, la investigación europea de la moderna biología sintética. (...)

El tratamiento genético de una levadura (organismo microscópico unicelular responsable, entre otras cosas, de que exista el pan y la cerveza) ya permitía fabricar a bajo coste cantidades ingentes de artemisina, la droga que combate la malaria y que hasta ahora se extraía de la planta. Una bacteria intervenida genéticamente posibilita detectar bombas y minas porque se ilumina al contacto con las sustancias explosivas.

Y un alga aplicada a la lavandería consigue con el agua a 4 grados de temperatura el mismo nivel de limpieza que el que se obtiene ahora a 30 grados. Se calcula que aplicada de forma generalizada supondrá un ahorro energético diario equivalente a todo el petróleo vertido últimamente en el golfo de México. Puede producirse biofuel y biohidrógeno, aunque todavía a un precio no competitivo, y ya no es un sueño convertir los residuos industriales en bioenergía.

La fabricación de vacunas y de órganos humanos para trasplantes crecerá exponencialmente porque el hombre ha logrado imitar a la naturaleza de tal modo que puede engañarla y hacer que trabaje para él.

Es lo que ha hecho el americano Craig Venter y su equipo al sustituir el ADN natural de una célula, una bacteria en este caso, por una copia casi idéntica -le retiraron 14 genes y le añadieron 4 nuevos llamados watermarks (marcas de agua) para poder distinguirlos del genoma natural- construida artificialmente.

Resulta que la bacteria, en lugar de rechazar el genoma artificial por intruso, ejecuta diligentemente las funciones biológicas marcadas en ese ADN artificial. (...)

"Podemos sintetizar un genoma (la información genética de un organismo vivo) entero, el correspondiente a un ser unicelular, pero el conocimiento no nos permite en la actualidad hacer lo propio con organismos más complejos", precisa Víctor de Lorenzo, del Centro Nacional de Biotecnología (CNB) de Madrid. "El elemento determinante de la ingeniería sintética es la importación de materiales y conceptos procedentes de la ingeniería de máquinas", subraya.

"Es una revolución total en la medida en que la ingeniería permite disponer de medidas estándar como crear un tornillo y aplicar la idea de que una célula está hecha de partes. Resulta discutible como concepto, pero es eficaz hasta el punto de que podemos hacer un catálogo de las partes de una célula, como podemos hacer el catálogo de las partes de una radio.

Esas partes se ensamblan en circuitos biológicos donde la célula recibe determinados estímulos y reacciona de manera predeterminada", indica. De Lorenzo explica el momento actual de la investigación con esta metáfora luminosa: "Tenemos la capacidad de escribir un libro entero, pero a condición de que utilicemos únicamente unas pocas frases". (...)

La medida del fantástico avance obtenido la aporta el dato de que se haya sintetizado un cromosoma entero con cerca de un millar de genes, cuando, hasta ahora, el mayor éxito de la biología sintética era haber modificado media docena de genes de la síntesis de la artemisina, precisamente.

En términos informáticos, el genoma artificial mycoplasma mycoides JCV-syn 1.0 obtenido por Venter posee algo más de un millón de letras o bases; o sea, una megabase, frente a las 3.000 megabases del genoma humano.

Tratar con los seres pluricelulares implica enfrentarse a una complejidad imposible hoy de manejar, pero la rendija se ha abierto y hay avalanchas para entrar en una disciplina, interdisciplinar en esencia, que atrae particularmente a biólogos, físicos, matemáticos e ingenieros muy jóvenes. (...)

"La microbiología española está tan desarrollada que si contara con incentivos suficientes podría perfectamente liderar la reacción europea", sostiene Andrés Moya, de la Universidad de Valencia. "Tenemos la capacidad y contamos o podemos contar con el capital humano necesario", abunda José María Valpuesta, director del Centro Nacional de Biotecnología.

Más que eso: el pasado año, estudiantes de la Universidad de Valencia se impusieron en el concurso internacional de ideas celebrado en el Massachusetts Institute of Technology, frente a representantes de universidades tan punteras como Harvard, Stanford o Yale.

Los biólogos Luis Serrano y Víctor de Lorenzo son considerados figuras de la vanguardia internacional, y la veintena de grupos de investigación que trabajan en nuestro país constituyen una plataforma muy sólida para situar a España en la avanzada de la biología sintética, pese a que su financiación no llega a la decena de millones. (...)

"He visto pasar dos trenes, el de la biología estructural y el de la proteómica y la genómica, por culpa de nuestras ineficientes estructuras administrativas, de las resistencias políticas y de ese mal endémico de los celos y rencillas entre universidades; que si los de la Complutense, que si los de la Autónoma, que tanto dificultan las imprescindibles colaboraciones interinstitucionales e interdisciplinarias.

Sería tremendo que también en la biología sintética tardáramos 10 años en reaccionar y entre una cosa y otra perdiéramos el tercer tren", enfatiza Rafael Giraldo, del Centro de Investigaciones Biológicas de Madrid.

"Somos muy dados a jugar partidas de ajedrez simultáneas y, aunque nos manejamos bien, no solemos acabar casi ninguna. Ya dijo Séneca que 'da igual de dónde sople el viento, si no sabemos adónde ir'", apostilla Germán Rivas, de ese mismo instituto." (El País, Domingo, 21/11/2010, p. 12/3)

Identificadas unas moléculas que impiden que se desarrolle el sida

"En España hay unas 250 personas con VIH (aproximadamente el 0,2% de las 150.00 infectadas) que controlan el virus de manera natural, sin necesidad de medicación. El fenómeno no es exclusivo de España, y los científicos llevan 20 años buscando una explicación a estos casos de los denominados "no progresores" (porque la infección no avanza y no desarrollan sida). Una de las causas ha sido descrita por un grupo del hospital Clínic de Barcelona, que ha visto que estos pacientes tienen una enorme capacidad de generar unas moléculas llamadas alfa-defensinas. El estudio ha sido publicado en la revista Plos One.

Las alfa-defensinas son unas moléculas que segregan de manera natural varias células del organismo, entre ellas, las dendríticas, que son cruciales en la defensa contra agentes infecciosos. Estas defensinas son capaces de inhibir el VIH y modulan las reacciones del sistema inmunitario para que sea más eficiente. "Funcionan como antibióticos naturales", explicó ayer el jefe del Servicio de Infecciosas del Clínico, Josep Maria Gatell. Lo que ha descubierto junto con Marta Rodríguez-García, de cuya tesis doctoral parte la investigación, y Teresa Gallart es que los seropositivos que no precisan tratamiento tienen una capacidad 10 veces mayor de producir estas moléculas que el resto. Los controladores de élite logran así frenar la expansión del sida.

Hay otros factores que tienen un efecto similar, explica Gatell. Por ejemplo, "la producción de una gran cantidad de anticuerpos neutralizantes" o "un déficit parcial o total del correceptor celular CCR5 [una de las llaves que permite que el virus entre en las células que infecta]". También se ha visto que la población que presenta una mejor defensa ante el virus de la hepatitis C, también la tiene en el caso del sida.

Los investigadores del Clínic afirman que "la producción de alfa-defensinas se puede manipular de manera sencilla", lo que ofrece nuevas expectativas terapéuticas. "De momento, sabemos qué defiende al paciente del virus del sida y eso nos será muy útil para la elaboración de vacunas terapéuticas", señalan los investigadores. La estimulación de las alfa-defensinas podría "evitar el tratamiento a miles de personas" y sería útil también para otras enfermedades infecciosas, afirman." (El País, ed. Galicia, 25/02/2010, p. 35)

¿Y si la cura del cáncer ya existe? Vivia busca la efectividad contra la leucemia de medicamentos ya a la venta

"¿Y si resulta que el medicamento eficaz contra algunos tipos raros de leucemia ya se vendiera en la farmacia de la esquina? ¿Qué pasaría si nadie supiera que esa sustancia contra la migraña o la hipertensión funciona también contra otras enfermedades? Ése es el planteamiento con el que trabaja.

Vivia Biotech. Esta empresa española de biotecnología, gracias a su tecnología y procedimientos novedosos, ha emprendido la búsqueda de la solución contra enfermedades raras de un modo desconocido hasta ahora. No tratan de localizar el gen responsable o crear un medicamento que quizá en 15 años podría salir a la venta. "Nuestro proceso es justo el contrario: buscamos entre lo que ya existe", resume Joan Ballesteros. Se decantó por comenzar con ciertos tipos de leucemia. Y asegura que están a punto de dar el gran paso: su búsqueda ha obtenido resultados.

Joan (fundador de Vivia junto a su hermano Andrés) llegó a Estados Unidos en 1989 con una beca Fulbright. Y allí se quedó 16 años. Entre 2000 y 2006 fue emprendedor en California. Básicamente se dedicó a automatizar y robotizar un sistema a partir de una máquina muy común que hay en todos los hospitales que estudia muestras de sangre. Gracias a su proceso, consiguió medir miles de variables en una muestra de sangre donde antes solo se median unas pocas. "Conseguí 14 millones de dólares en ayudas. Pero en 2006 dije: voy a hacer algo aún más diferente", recuerda. "Pensé en aplicar esa tecnología al análisis del impacto de miles de medicinas en una muestra biológica", resume. Para llegar a eso, vio que el mejor lugar no era EE UU, sino España, un país con concienciación en la donación de muestras y una legislación muy avanzada para este tipo de investigaciones.

Para crear Vivia no sólo hacía falta mucha ciencia. Necesitaba un buen gestor. Y ahí es donde entró Andrés, su hermano. Abogado, con experiencia internacional y un máster por el Instituto de Empresa. "En España faltan buenos gestores para la biomedicina. Hay que saber gestionar las ideas, venderlas, financiación", le alaba Joan. En 2007, cuando decidieron darle forma a Vivia, consiguieron levantar cuatro millones de euros. Cuentan con fondos europeos, estatales y regionales. El primer año lo invirtieron gestando la tecnología, los procesos y eligiendo el personal, la mayoría fichado en el extranjero y con perfiles muy altos. El segundo, lo han invertido en las pruebas. Tienen su tecnología instalada en el Centro de Investigación del Cáncer de Salamanca y en el hospital Carlos Haya de Málaga, donde reciben también muestras frescas (de menos de 24 horas) de otros hospitales. Aplican a cada una cerca de 2.000 medicamentos ya aprobados y en circulación. Y miran la reacción sobre una enfermedad para la que no fueron diseñados.

"Hemos obtenido resultados muy prometedores. Algunos tratamientos funcionan contra este tipo concreto de cáncer", adelantan. En pocas semanas anunciarán el descubrimiento. Y llegará la fase de estudio clínico. Si todo va como calculan, en 2010 y 2011 validaran si el medicamento puede curar pacientes que sufren esa leucemia. Ahí llegarán, esperan, los beneficios económicos. Están a punto de dar ese salto definitivo. Y ya buscan otras enfermedades: obesidad, autoinmunes... Todo dependerá de la financiación. Se les ve confiados. Están seguros de que lo suyo, tiene mucho futuro." (El País, Negocios, 29/11/2009, p. 36)

Futuros robots (son células artificiales)... para llevar medicinas muy fuertes a los órganos enfermos... los "chobots"

"Enjambres de microrrobots. Científicos checos diseñan células artificiales que imitan a las hormiga.

Decenas o centenares de millones de microrrobots, en enjambres como las abejas o las hormigas, que identifican su objetivo y realizan su tarea mientras se comunican unos con otros es la visión que tiene el ingeniero químico checo Frantisek Stepanek.

El proyecto Chobotix puede contarse de forma neutralmente técnica o de forma entusiasta. Según los documentos, se trata de diseñar y fabricar partículas que responden a los estímulos y de controlar remotamente las reacciones químicas. Cuando lo cuenta Stepanek en su laboratorio, los enjambres de robots químicos (que llama chobots) irán en misiones de busca y captura (o destrucción) e imitarán para casi todo, incluida la comunicación, a los organismos unicelulares. "La célula es la inspiración, pero no estamos tratando de recrear la vida", explicó el científico checo en el Congreso Research Connection 2009, en torno a la I+D europea, celebrado recientemente en Praga. Recrearla no, pero imitarla sí, porque el control de las reacciones químicas a voluntad, recuerda, es la esencia de la vida.

Los microrrobots medirían entre 10 y 100 micras y tendrían compartimentos internos en los que se almacenarían las sustancias a liberar. Entre las aplicaciones futuras, la más obvia es la distribución de compuestos químicos como los medicamentos. "Ahora las medicinas se disuelven y todo el cuerpo, no sólo las células diana, se expone a ellas, por lo que no se pueden utilizar moléculas muy activas que tendrían efectos secundarios inaceptables" recuerda Stepanek.

Los chobots sí podrían distribuir selectivamente estos principios activos, pero también podrían limpiar manchas en tejidos o aplicar pesticidas en una planta. Y neutralizar contaminantes en el suelo, desinfectar o recuperar sustancias dispersas o diluidas, como minerales. En procesos de síntesis de varios pasos, aumentarían la eficiencia total muchísimo al actuar de minicatalizadores, transportando la molécula deseada. La imaginación es libre y a Stepanek no le falta.

Para empezar, los científicos de su laboratorio en el Instituto de Tecnología Química de Praga trabajan en membranas externas duras y porosas basadas en silicio, en membranas blandas similares a las de los liposomas para los compartimentos, en geles que responden a estímulos químicos y en mecanismos de control remoto para la liberación. Las sustancias activas estarían en forma de precursores como medida de seguridad, y habría mecanismos de activación y desactivación.

¿Y la comunicación entre los integrantes del enjambre? Serían señales moleculares, como las feromonas, que el primer robot que localizara el objetivo, por ejemplo, emitiría para que lo supieran los demás. El mayor desafío, reconoce Stepanek, es imitar la quimiotaxia, la respuesta migratoria de las células causada por señales químicas. El movimiento de los chobots puede ser pasivo, con el gradiente químico, o activo, al ser dotados con una especie de propulsor con capacidad de orientación que se añade al movimiento browniano de las partículas. Es otra forma de ver la química." (El País, ed. Galicia, Sociedad, 20/05/2009, p. 37)