Un equipo de investigación consiguió reanimar bacterias consideradas inertes al reemplazar completamente su ADN defectuoso con el genoma íntegro de otra especie, un avance en la ingeniería microbiana que amplía las posibilidades de la biología sintética, según publica la revista científica Nature.
La técnica permite, por primera vez, transferir todo el material genético entre especies bacterianas mediante células “zombi”, incapaces de replicarse y reactivadas gracias a su nuevo genoma funcional. Estas aplicaciones incluyen la producción de medicamentos, biocombustibles y el desarrollo experimental de microorganismos diseñados por inteligencia artificial.
Hasta la fecha, la transferencia de genomas bacterianos solo se había logrado entre especies pertenecientes a una misma clase, como las del género Mycoplasma. En cambio, la investigación actual, difundida en el servidor de prepublicaciones científicas bioRxiv y citada por la revista, introduce un método para eliminar el problema de los falsos positivos en estos trasplantes.
John Glass, biólogo sintético del J. Craig Venter Institute y coautor del estudio, explicó que resultados previos con otras bacterias se rechazaron cuando observaron que los genomas receptores integraban fragmentos de ADN externo —como genes de resistencia a antibióticos— mediante recombinación homóloga, lo que permitía la supervivencia sin la absorción total del genoma donante.
Células “zombi” y la prueba de concepto con Mycoplasma capricolum
Para superar este obstáculo, Glass y sus colaboradores desarrollaron “células zombi” al inactivar genomas bacterianos con el agente quimioterápico mitomicina C, lo que impidió que la célula replique su ADN propio o incorpore genes externos por recombinación. Posteriormente, el grupo transplantó el genoma de Mycoplasma mycoides —ingenierizado para portar un marcador de resistencia a tetraciclina— en células de Mycoplasma capricolum tratadas con este compuesto.
Del total de receptoras, solo una pequeña fracción sobrevivió, evidencia directa de que el trasplante funcionó. La coautora Zumra Peksaglam Seidel, bióloga sintética en el J. Craig Venter Institute, comentó: “La célula está condenada a morir, pero nosotros le damos vida”.
La técnica descrita puede diversificarse si se adapta a organismos modelo más estudiados, como Escherichia coli, según Olivier Borkowski, investigador del INRAE y la Universidad París-Saclay.
Un antecedente relacionado se remonta a 15 años atrás. En 2010, el equipo de Glass sintetizó químicamente un genoma bacteriano de 1,1 millones de pares de bases y lo trasplantó en una especie afín. Esa experiencia fue posible por la ausencia de recombinación homóloga en la especie receptora, lo que minimizaba los riesgos de falsos positivos y preparó el terreno para los experimentos actuales.
Aplicaciones potenciales y desafíos futuros en biología sintética
Elizabeth Strychalski, metróloga en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de Estados Unidos, afirmó que comprender por qué estos trasplantes funcionan de modo eficiente entre especies de Mycoplasma será fundamental para trasladar el método a otros microorganismos. El desarrollo de células zombi elimina barreras genéticas previas y extiende el alcance experimental.
Tom Ellis, especialista en biología sintética de la universidad británica Imperial College London, señaló que existen alternativas como el sistema de edición genética CRISPR para inducir cortes en el ADN receptor y validar la asimilación del genoma donante sin usar marcadores de resistencia. Tanto Ellis como Glass coinciden en que la combinación de técnicas podría mejorar la precisión de los controles para garantizar el éxito de los trasplantes y evitar resultados erróneos.
Por su parte, Borkowski detalló que podrían funcionar como banco de pruebas para genomas diseñados mediante inteligencia artificial. En palabras del investigador, “si se logran protocolos robustos para E. coli u otros organismos modelo, este método podría convertirse en una plataforma universal para la biología sintética”.
La capacidad de mezclar y adaptar tanto los genomas como los “chasis celulares” bacterianos despierta interés en la biotecnología y la investigación evolutiva, dado que permite observar cuáles asociaciones genéticas generan organismos viables y cuáles no. Además, esta estrategia abre oportunidades para la creación experimental de nuevas aplicaciones industriales, como la producción de medicamentos y biocombustibles. Sin embargo, el estudio aún espera la revisión por pares, según indica la revista.