El biólogo sintético Tom Knight afirmó: «El siglo XXI será el siglo de la ingeniería biológica». Es uno de los fundadores de la biología sintética y uno de los cinco fundadores de Ginkgo Bioworks, una empresa líder en este campo. La compañía salió a bolsa en la Bolsa de Nueva York el 18 de septiembre y su valoración alcanzó los 15.000 millones de dólares estadounidenses.
Los intereses de investigación de Tom Knight han evolucionado, pasando de la informática a la biología. Desde la época del instituto, aprovechaba las vacaciones de verano para estudiar informática y programación en el MIT, donde también cursó sus estudios de grado y posgrado.
Tom Knight, al darse cuenta de que la Ley de Moore predecía los límites de la manipulación humana de los átomos de silicio, centró su atención en los seres vivos. «Necesitamos una forma diferente de colocar los átomos en el lugar correcto… ¿Cuál es la química más compleja? Es la bioquímica. Imagino que se pueden usar biomoléculas, como las proteínas, que pueden autoensamblarse y cristalizarse dentro del rango necesario».
El uso del pensamiento cuantitativo y cualitativo de la ingeniería para diseñar materiales biológicos originales se ha convertido en un nuevo método de investigación. La biología sintética representa un salto cualitativo en el conocimiento humano. Como campo interdisciplinario que abarca la ingeniería, la informática, la biología, etc., se considera que el año de inicio de la biología sintética fue el 2000.
En dos estudios publicados este año, la idea del diseño de circuitos para biólogos ha logrado controlar la expresión genética.
Científicos de la Universidad de Boston construyeron un interruptor genético en E. coli. Este modelo utiliza solo dos módulos genéticos. Al regular estímulos externos, la expresión génica puede activarse o desactivarse.
Ese mismo año, científicos de la Universidad de Princeton utilizaron tres módulos genéticos para lograr la salida en modo de "oscilación" en la señal del circuito mediante la inhibición mutua y la liberación de la inhibición entre ellos.
Diagrama del interruptor de palanca Gene
Taller de células
En la reunión, oí a gente hablar de "carne artificial".
Siguiendo el modelo de las conferencias informáticas, la "desconferencia" autoorganizada para la comunicación libre, algunos beben cerveza y charlan: ¿Qué productos exitosos existen en la "Biología Sintética"? Alguien mencionó la "carne artificial" dentro de Impossible Food.
Impossible Foods nunca se ha autodenominado una empresa de "biología sintética", pero el principal argumento de venta que la distingue de otros productos cárnicos artificiales (la hemoglobina que le da a la carne vegetariana un olor único a "carne") proviene de esta empresa hace unos 20 años. De disciplinas emergentes.
La tecnología empleada consiste en utilizar la edición genética para que la levadura produzca hemoglobina. En términos de biología sintética, la levadura se convierte en una "fábrica celular" que produce sustancias según las necesidades de las personas.
¿Qué hace que la carne tenga un color rojo tan intenso y un aroma tan especial? Se cree que el secreto reside en la alta concentración de hemoglobina en la carne. La hemoglobina se encuentra en diversos alimentos, pero su contenido es particularmente elevado en los músculos animales.
Por lo tanto, el fundador de la empresa y bioquímico Patrick O. Brown eligió la hemoglobina como el "condimento clave" para simular la carne animal. Para extraer este "condimento" de las plantas, Brown seleccionó la soja, rica en hemoglobina en sus raíces.
El método de producción tradicional requiere la extracción directa de hemoglobina de las raíces de la soja. Un kilogramo de hemoglobina requiere 6 acres de soja. La extracción vegetal es costosa, por lo que Impossible Foods ha desarrollado un nuevo método: implantar el gen que sintetiza la hemoglobina en la levadura. A medida que la levadura crece y se reproduce, la hemoglobina aumenta. Para poner un ejemplo, a escala microbiana, esto es como dejar que una gallina ponga huevos.
El hemo, que se extrae de las plantas, se utiliza en las hamburguesas de "carne artificial".
Las nuevas tecnologías aumentan la eficiencia de la producción a la vez que reducen el consumo de recursos naturales en el cultivo. Dado que los principales materiales de producción son la levadura, el azúcar y los minerales, se generan pocos residuos químicos. En definitiva, se trata de una tecnología que realmente «mejora el futuro».
Cuando la gente habla de esta tecnología, me parece una tecnología simple. Para ellos, hay demasiados materiales que se pueden diseñar genéticamente de esta manera: plásticos biodegradables, especias, nuevos fármacos y vacunas, pesticidas para enfermedades específicas e incluso el uso de dióxido de carbono para sintetizar almidón… Empecé a imaginarme las posibilidades que ofrece la biotecnología.
Leer, escribir y modificar genes
El ADN contiene toda la información vital desde su origen, y es también la fuente de miles de rasgos de la vida.
Hoy en día, los seres humanos pueden leer fácilmente secuencias de ADN y sintetizarlas según un diseño específico. En la conferencia, escuché hablar sobre la tecnología CRISPR, ganadora del Premio Nobel de Química en 2020 en varias ocasiones. Esta tecnología, conocida como "tijeras mágicas genéticas", permite localizar y cortar el ADN con precisión, posibilitando así la edición genética.
Gracias a esta tecnología de edición genética, han surgido numerosas empresas emergentes. Algunas la utilizan para abordar la terapia génica de enfermedades difíciles como el cáncer y las enfermedades genéticas, y otras para cultivar órganos para trasplantes humanos y detectar enfermedades.
La tecnología de edición genética ha irrumpido en las aplicaciones comerciales con tal rapidez que se vislumbran las grandes perspectivas de la biotecnología. Desde la perspectiva de la lógica de desarrollo de la biotecnología, una vez que la lectura, síntesis y edición de secuencias genéticas hayan alcanzado la madurez, la siguiente etapa consiste, naturalmente, en diseñar, a partir del nivel genético, materiales que satisfagan las necesidades humanas. La biología sintética también puede considerarse la siguiente etapa en el desarrollo de la tecnología genética.
Dos científicas, Emmanuelle Charpentier y Jennifer A. Doudna, ganaron el Premio Nobel de Química 2020 por la tecnología CRISPR.
"Mucha gente se ha obsesionado con la definición de biología sintética... Se ha producido una especie de colisión entre la ingeniería y la biología. Creo que todo lo que resulta de esto ha empezado a denominarse biología sintética", dijo Tom Knight.
Ampliando la escala temporal, desde los inicios de la sociedad agrícola, los humanos han seleccionado y conservado los rasgos animales y vegetales deseados mediante largos procesos de cruzamiento y selección. La biología sintética parte directamente del nivel genético para generar los rasgos que los humanos buscan. Actualmente, los científicos utilizan la tecnología CRISPR para cultivar arroz en el laboratorio.
Uno de los organizadores de la conferencia, Lu Qi, fundador de Qiji, afirmó en el vídeo de apertura que la biotecnología podría generar cambios profundos en el mundo, al igual que sucedió con la tecnología de internet. Esto parece confirmar que los directores ejecutivos de empresas de internet mostraron interés en las ciencias de la vida al renunciar a sus cargos.
Los peces gordos de Internet están muy atentos. ¿Se está consolidando finalmente la tendencia empresarial de las ciencias biológicas?
Tom Knight (primero por la izquierda) y otros cuatro fundadores de Ginkgo Bioworks | Ginkgo Bioworks
Durante el almuerzo, escuché una noticia: Unilever anunció el 2 de septiembre que invertiría mil millones de euros para eliminar gradualmente los combustibles fósiles en las materias primas de productos limpios para 2030.
En un plazo de 10 años, los detergentes, jabones y productos de limpieza para ropa fabricados por Procter & Gamble incorporarán gradualmente materias primas vegetales o tecnología de captura de carbono. La compañía también destinó otros mil millones de euros a un fondo para financiar la investigación en biotecnología, dióxido de carbono y otras tecnologías para reducir las emisiones de carbono.
Las personas que me dieron esta noticia, al igual que yo que la escuché, se sorprendieron un poco por el plazo de menos de 10 años: ¿Se logrará tan pronto que la investigación y el desarrollo tecnológico lleguen a la producción en masa?
Pero espero que se haga realidad.
Fecha de publicación: 31 de diciembre de 2021