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Imagen microscópica que refleja a dos cepas de bacterias modificadas sintéticamente cooperando. Imagen cortesía del Bennett Lab. Fuente: Universidad Rice.
Científicos de la Universidad Rice (Texas, EEUU) han desarrollado un circuito biológico a partir de múltiples tipos de bacterias, que incita a dichas bacterias a cooperar para alterar la expresión de proteínas.
Según informa la Universidad Rice en un comunicado, el proyecto es un equivalente biológico a los circuitos computacionales que contiene múltiples organismos destinados a influir en una población.
¿Para qué serviría esto? Pues para modificar sistemas biológicos mediante el control de la influencia de unas bacterias sobre otras. Por ejemplo, el circuito podría alterar beneficiosamente el microbioma intestinal de los seres humanos, es decir, el gran “consorcio” de bacterias que trabajan en equipo en los intestinos de las personas.
Bacterias que cooperan
En su trabajo, los investigadores desarrollaron dos cepas de bacterias manipuladas que regulan la producción de proteínas esenciales para las vías de señalización intercelular, que permiten a las células coordinar esfuerzos de manera beneficiosa.
La bacteria escogida para la manipulación fue la Escherichia coli común. Mediante la creación y combinación de dos poblaciones genéticamente distintas de esta bacteria, los científicos lograron que todas ellas formaran un “equipo de trabajo”.
En concreto, las Escherichia coli modificadas trabajaron juntas haciendo tareas opuestas: Uno de los grupos se convirtió en activador de la expresión de determinados genes, y el otro en un represor genético.
Todas unidas generaron así oscilaciones rítmicas -picos y valles- de transcripción genética dentro la propia población bacteriana. Es decir, que coordinaron sus comportamientos del mismo modo que lo hacen en el interior de los organismos.
Según informa la Universidad Rice en un comunicado, el proyecto es un equivalente biológico a los circuitos computacionales que contiene múltiples organismos destinados a influir en una población.
¿Para qué serviría esto? Pues para modificar sistemas biológicos mediante el control de la influencia de unas bacterias sobre otras. Por ejemplo, el circuito podría alterar beneficiosamente el microbioma intestinal de los seres humanos, es decir, el gran “consorcio” de bacterias que trabajan en equipo en los intestinos de las personas.
Bacterias que cooperan
En su trabajo, los investigadores desarrollaron dos cepas de bacterias manipuladas que regulan la producción de proteínas esenciales para las vías de señalización intercelular, que permiten a las células coordinar esfuerzos de manera beneficiosa.
La bacteria escogida para la manipulación fue la Escherichia coli común. Mediante la creación y combinación de dos poblaciones genéticamente distintas de esta bacteria, los científicos lograron que todas ellas formaran un “equipo de trabajo”.
En concreto, las Escherichia coli modificadas trabajaron juntas haciendo tareas opuestas: Uno de los grupos se convirtió en activador de la expresión de determinados genes, y el otro en un represor genético.
Todas unidas generaron así oscilaciones rítmicas -picos y valles- de transcripción genética dentro la propia población bacteriana. Es decir, que coordinaron sus comportamientos del mismo modo que lo hacen en el interior de los organismos.
Circuitos bacterianos en yogures
El logro se enmarca dentro de una disciplina conocida como “biología sintética”, cuyo principal objetivo hasta la fecha ha sido manipular “células individuales”, explica el biólogo Matthew Bennett, uno de los autores del avance.
“Pero, ahora, nos estamos moviendo hacia los sistemas multicelulares. Queremos que las células coordinen sus comportamientos con el fin de obtener una respuesta poblacional”, sigue diciendo Bennett.
En un futuro, esta posibilidad podría llevar al desarrollo de medicamentos muy específicos, como yogures con bacterias modificadas en su interior que, al consumirlos, provoquen cambios beneficiosos en los intestinos.
Por otro lado, los investigadores esperan que este trabajo ayude a entender cómo las células se comunican entre ellas, un factor importante en la lucha contra la enfermedad. La capacidad de diseñar ADN para que las células bacterianas produzcan proteínas específicas ya había sido aprovechada para otros fines, como la producción de biocombustibles o de productos químicos útiles.
El logro se enmarca dentro de una disciplina conocida como “biología sintética”, cuyo principal objetivo hasta la fecha ha sido manipular “células individuales”, explica el biólogo Matthew Bennett, uno de los autores del avance.
“Pero, ahora, nos estamos moviendo hacia los sistemas multicelulares. Queremos que las células coordinen sus comportamientos con el fin de obtener una respuesta poblacional”, sigue diciendo Bennett.
En un futuro, esta posibilidad podría llevar al desarrollo de medicamentos muy específicos, como yogures con bacterias modificadas en su interior que, al consumirlos, provoquen cambios beneficiosos en los intestinos.
Por otro lado, los investigadores esperan que este trabajo ayude a entender cómo las células se comunican entre ellas, un factor importante en la lucha contra la enfermedad. La capacidad de diseñar ADN para que las células bacterianas produzcan proteínas específicas ya había sido aprovechada para otros fines, como la producción de biocombustibles o de productos químicos útiles.
Referencia bibliográfica:
Y. Chen, J. K. Kim, A. J. Hirning, K. Josi , M. R. Bennett. Emergent genetic oscillations in a synthetic microbial consortium. Science (2015). DOI: 10.1126/science.aaa3794.
Y. Chen, J. K. Kim, A. J. Hirning, K. Josi , M. R. Bennett. Emergent genetic oscillations in a synthetic microbial consortium. Science (2015). DOI: 10.1126/science.aaa3794.
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