Nuevo paso en la biología sintética, usar técnicas CAD para la ingeniería genética

Las herramientas de diseño asistido por ordenador (CAD por sus siglas en inglés) que han facilitado el diseño y fabricación de piezas de maquinaria, circuitos integrados con millones de transistores, y muchas otras cosas, pronto podrían llegar a las ciencias biológicas.

Un equipo de científicos del Instituto Conjunto de BioEnergía (JBEI), en Estados Unidos, ha desarrollado simulaciones y modelos CAD de moléculas de ARN que hacen que sea posible diseñar componentes biológicos o "dispositivos de ARN" para controlar la expresión genética de microbios. Esto tiene un enorme potencial para la producción sostenible, y basada en microbios, de biocombustibles avanzados, plásticos biodegradables, fármacos y muchos otros productos que ahora se producen sólo mediante derivados del petróleo.

La biología sintética es un campo científico emergente en el que se diseñan y construyen dispositivos biológicos, como moléculas complejas, circuitos genéticos o células enteras, o se rediseñan y modifican sistemas biológicos existentes, como por ejemplo microbios. Un objetivo importante es producir productos químicos valiosos a partir de materiales simples, baratos y renovables, usando métodos sostenibles de fabricación. Al igual que con otras disciplinas de ingeniería, las herramientas CAD para simular y diseñar funciones globales basadas en las conductas de componentes locales son esenciales para construir sistemas y dispositivos biológicos complejos. Sin embargo, hasta este nuevo trabajo de investigación y desarrollo, la disponibilidad de herramientas de simulación y de modelos CAD para la biología había sido muy limitada.


El equipo de Jay Keasling, director del JBEI y autoridad mundial en biología sintética e ingeniería metabólica, y sus colaboradores James Carothers, Jonathan Goler y Darmawi Juminaga, ha aplicado estrategias de ingeniería para manejar la complejidad funcional de desarrollar herramientas de modelado y simulación CAD para el diseño de sistemas de control genético basados en ARN. El objetivo final de su labor es desarrollar plataformas CAD para la biología sintética que rivalicen en sofisticación con las herramientas disponibles para modalidades más tradicionales de la ingeniería.

Los avances logrados hasta ahora por estos investigadores sientan las bases para el desarrollo de plataformas CAD con las que diseñar sistemas de control complejos basados en ARN que puedan procesar información celular y programar la expresión de gran cantidad de genes. Además, y quizá esto es aún más importante, proporcionan un marco de trabajo para estudiar funciones del ARN, con la posible consecuencia de avances científicos beneficiosos en el campo de la medicina.