Biología sintética
El ADN está compuesto por 4 pares de bases nucleotídicas: A (adenina), T (timina), C (citosina) y G (guanina).
Mediante un proceso denominado transcripción las bases nucleotídicas del ADN se transforman en ARN, que a su vez está compuesto por A (adenina), C (citosina), G (guanina) y U (Uracilo) en lugar de timina.
La arquitectura de estos circuitos es cíclica y en ellos cada gen inhibe al siguiente y es inhibido por el anterior, razón por la cual a este tipo de circuitos se les denomina osciladores.
Para lograr construir microorganismos artificiales es necesario un requisito previo, identificar la configuración mínima de genes necesarios para permitir a las células artificiales replicarse de manera autónoma, es decir, su genoma mínimo teórico.
Los genes quiméricos posteriormente se insertan en vectores de expresión y se transfieren a una célula huésped, con el objetivo de seleccionar aquellas secuencias quiméricas que posean las características deseadas.
Hasta la fecha, se ha conseguido diseñar circuitos genéticos simples empleando diversas estrategias in vivo tales como la expansión del código genético, la evolución dirigida o la identificación y síntesis de genomas mínimos.
Las células están sujetas a cambios constantes que incluyen estrés del medio y mutaciones genéticas que afectan a su habilidad para crecer y propagarse.
Las simulaciones realizadas mediante Ingeniería Genética in silico, deben tener en cuenta este tipo de circunstancias para dotar de realismo a los modelos que se creen.
Se podría alterar el código genético insertando codones cuádruples o modificando algunos codones para codificar nuevos aminoácidos, lo que posteriormente permitiría el uso de aminoácidos no naturales con características únicas en la producción de proteínas.
[1] Se formaría un nuevo tipo de vida mediante organismos con un genoma construido sobre ácidos nucleicos sintéticos o sobre un sistema de codificación totalmente nuevo para aminoácidos sintéticos.
Mediante estas tecnologías se podrán crear modelos tanto teóricos como experimentales que permitirán probar la respuesta o efectos secundarios de un fármaco frente a los distintos modelos diseñados en el laboratorio.
La comprobación de dicha eficacia es previa al tratamiento y se desarrolla en laboratorio mediante pruebas y tests sobre tejidos o muestras in vitro del paciente.
Además de virus, también es posible el diseño de circuitos biológicos que detecten cambios fisiológicos anormales en las células y den lugar a una respuesta basada en la recombinación del gen anormal con su homólogo normal.
Tanto los virus como los circuitos biológicos sintéticos pueden ser empleados para reconocer y eliminar células anormales, siendo el cáncer la aplicación más inmediata.
Las células madre pueden ser modificadas de modo que adquieran nuevas propiedades y posteriormente sean introducidas en pacientes para, por ejemplo, revertir una patología.
En primer lugar, es necesario identificar el número de genes mínimos e indispensables para la vida, para posteriormente rediseñar rutas metabólicas novedosas encaminadas a la producción de energía.
Será posible diseñar o modificar células y microorganismos para que sean capaces de sintetizar polipéptidos constituidos por aminoácidos no naturales que posean propiedades interesantes.
