Craig Ventor revela "vida sintética"

Estamos aquí hoy para anunciar la primera célula sintética, una célula hecha a partir del código digital en el ordenador, creando el cromosoma a partir de cuatro botellas de productos químicos, montando ese cromosoma en levadura, transplantándolo en una célula bacteriana receptora y transformando esa célula en una nueva especie bacteriana. Por lo tanto esta es la primera especie autoreplicante que hemos tenido en el planeta cuyo padre es un ordenador. También es la primera especie que tiene su propio sitio web codificado en su código genético. Pero vamos a hablar más acerca de las marcas de agua en un minuto.

Este es un proyecto que tuvo sus inicios hace 15 años cuando nuestro equipo de entonces - al que llamamos el Instituto TIGR - participó en la secuenciación de los dos primeros genomas en la historia. Hicimos el de Haemophilus influenzae y luego el genoma más pequeño de un organismo autoreplicante, el del Mycoplasma genitalium. Y en cuanto tuvimos estas dos secuencias, pensamos que, si se supone que éste es genoma más pequeño de una especie autoreplicante, ¿podría haber incluso un genoma más pequeño? ¿Podríamos entender la base de la vida celular a nivel genético? Ha sido una investigación de 15 años sólo para llegar al punto de partida de ahora, para poder responder a esas preguntas. Porque es muy difícil eliminar múltiples genes de una célula. Sólo es posible hacerlo de a uno a la vez. En los comienzos decidimos que debíamos tomar una vía sintética, a pesar de que nadie había estado allí antes, para ver si podíamos sintetizar un cromosoma bacteriano, así se podría variar el contenido genético permitiéndonos entender los genes esenciales para la vida. Eso inició nuestra investigación hace 15 años para llegar hasta este punto.

Antes de realizar los primeros experimentos, de hecho, le pedimos al equipo de Art Caplan, en aquel entonces en la Universidad de Pennsylvania, que llevara a cabo una revisión de cuáles eran los riesgos, los desafíos, la ética relativa a la creación de nuevas especies en el laboratorio porque nunca se había hecho antes. Estuvieron alrededor de dos años revisando ese aspecto de forma independiente y publicaron sus resultados en "Science", en 1999. Ham y yo nos tomamos dos años libres como un proyecto paralelo para secuenciar el genoma humano, pero tan pronto como eso se realizó, volvimos a la tarea en cuestión.

En 2002, empezamos un nuevo instituto, el Instituto para Alternativas de Energía Biológica, en donde nos propusimos dos objetivos. Uno; comprender el impacto de nuestra tecnología en el medio ambiente, y cómo entender mejor el medio ambiente. Y dos; comenzar a recorrer este proceso de hacer vida sintética para comprender la base de la vida. En 2003, publicamos nuestro primer éxito. Entonces, Ham Smith y Clyde Hutchinson desarrollaron algunos nuevos métodos para hacer ADN libre de errores a pequeña escala. Nuestra primera tarea consistió en un baceteriófago de un código de 5,000 letras, un virus que ataca sólo al E.coli. Así que ese fue el bacteriófago Phi X 174 que fue elegido por razones históricas. Fue el primer bacteriófago del ADN, virus de ADN, genoma de ADN que se secuenció en realidad. Así que, una vez que nos dimos cuenta que podíamos hacer piezas de tamaño viral, de 5.000 pares de bases, pensamos, al menos tenemos los medios para intentar hacer muchas de estas piezas en serie para eventualmente ensamblarlas para hacer este cromosoma de megabase. Entonces, sustancialmente más grande que tras lo que incluso nosotros pensamos que iríamos inicialmente.

Por lo tanto, hubo varios pasos para llegar a esto. Había dos aspectos. Teníamos que resolver la química para la fabricación de moléculas grandes de ADN, y teníamos que resolver el aspecto bilógico de cómo, si teníamos esta entidad química, cómo lo ibamos a hacer arrancar, activarlo, en una célula receptora. Así que teníamos dos equipos trabajando en paralelo, un equipo en la química, y el otro tratando de trasplantar cromosomas enteros para obtener nuevas células. Cuando empezamos esto, pensamos que la síntesis sería el mayor problema, que es la razón por la cual escogimos el genoma más pequeño.

Y algunos de ustedes han notado que hemos cambiado del genoma más pequeño a otro mucho más grande. Y podemos explicar las razones para ello, pero básicamente, la célula pequeña tomaba en el orden de uno a dos meses para obtener resultados, mientras que, la célula más grande, de crecimiento más veloz tarda sólo dos días. Así que, hay un límite de ciclos que podemos atravesar en un año, a seis semanas por ciclo. Y deben saber que, básicamente, el 99, probablemente más del 99 por ciento de nuestros experimentos fallaron. Entonces esto se trataba de una depuración, un escenario para resolver problemas desde el principio porque no había receta de cómo de llegar a ese punto.

Así, una de las publicaciones más importantes que tuvimos fue en 2007. Carole Latigue lideró el esfuerzo para de hecho trasplantar un cromosoma bacteriano de una bacteria a otra. Creo que, filosóficamente, fue uno de los artículos más importantes que alguna vez hemos realizado porque demostraba cuán dinámica era la vida. Y supimos, una vez que eso funcionó, que realmente teníamos una oportunidad, si podíamos lograr que los cromosomas sintéticos hicieran lo mismo con ellos. No sabíamos que nos iba a llevar varios años o más para llegar allí.

En 2008, reportamos la síntesis completa del genoma del Mycoplasma genitalium, un poco más de 500.000 letras de código genético, pero aún no hemos logrado activar ese cromosoma. Creemos que, en parte, esto se debe a su lento crecimiento, y en parte, las células tienen todo tipo de mecanismos de defensa únicos para evitar que estos eventos sucedan. Resultó que la célula a la que estábamos intentando trasplantar poseía una nucleasa, un enzima que mastica el ADN en su superficie y que estaba feliz de comer el ADN sintético que le dimos y nunca recibía trasplantes. Pero en aquel entonces, esa era la molécula más grande de una estructura definida que había sido hecha.

Y entonces, ambas partes estaban progresando, pero parte de la síntesis tuvo que ser realizada, o se la pudo lograr, utlizando levadura, colocando los fragmentos en levadura, y la levadura los ensamblaría para nosotros. Es un paso adelante increíble, pero nos encontramos ante un problema porque ahora teníamos los cromosomas bacterianos creciendo en levadura. Así que, además de hacer el trasplante, teníamos que encontrar la manera de extraer un cromosoma bacteriano de la levadura eucariota, dentro una forma que nos permitiera trasplantarlo a una célula receptora.

Así que nuestro equipo desarrolló nuevas técnicas para realmente cultivar, clonar cromosomas bacterianos enteros en levadura. Entonces, tomamos el mismo genoma de mycoides que Carole había transplantado inicialmente, y cultivamos eso en levadura como un cromosoma artificial. Y pensamos que esto sería un gran banco de prueba para aprender a extraer cromosomas de la levadura y trasplantarlos. Sin embargo, cuando realizamos estos experimentos, podíamos extraer el cromosoma de la levadura pero no se podía trasplantar y activar una célula. Esa pequeña cuestión le llevó al equipo dos años en resolver.

Resulta que, el ADN en la célula bacteriana en realidad estaba metilado, y la metilación lo protege de la enzima de restricción, de digerir el ADN. Así que lo que encontramos fue que, si tomamos el cromosoma de la levadura y lo metilamos, podíamos entonces trasplantarlo. Otros avances se produjeron cuando el equipo eliminó los genes de las enzimas de restricción de la célula capricolum receptora. Y, una vez realizado esto, ahora podemos tomar el ADN desnudo de la levadura y trasplantarlo.

Así, el otoño pasado, cuando publicamos los resultados de ese trabajo en "Science", todos estábamos seguros de que estábamos sólo a un par de semanas de poder ahora activar un cromosoma extraído de la levadura. Debido a los problemas con Mycoplasma genitalium y su lento crecimiento, hace alrededor de un año y medio decidimos sintetizar el cromosoma mucho más grande, el cromosoma de mycoides sabiendo que teníamos resuelta la biología de eso para el transplante. Y Dan lideró el equipo para la síntesis de este cromosoma de más de un millón de pares de bases. Pero resultó que no iba a ser tan simple al final. Y nos hizo retroceder tres meses porque teníamos un error de entre más de un millón de pares de bases de esa secuencia.

Entonces el equipo desarrolló un software de depuración, en donde podíamos probar cada fragmento sintético para ver si se podía desarrollar en un fondo de ADN salvaje. Y encontramos que 10 de las 11 piezas de 100,000 pares de bases que sintetizamos eran absolutamente correctas y compatibles con una secuencia de formación de vida. Lo redujimos a un fragmento. Lo secuenciamos y se encontó que sólo un par de bases había sido suprimido en un gen esencial. Por lo tanto, la precisión es esencial. Hay partes del genoma que no pueden tolerar ni un solo error, y luego hay partes del genoma en donde podemos colocar grandes bloques de ADN, tal como lo hicimos con las marcas de agua, y puede tolerar todo tipo de errores. Así que, tomó alrededor de tres meses encontrar ese error y repararlo. Y luego, una mañana temprano, a las 6 a.m., nos llegó un texto de Dan diciendo que, ahora, existían las primeras colonias azules.

Por lo tanto, ha sido una ruta muy larga para llegar hasta aquí, 15 años desde el comienzo. Sentimos que, uno de los principios de este campo era asegurarnos completamente que podíamos distinguir el ADN sintético del ADN natural. Al principio, cuando estás trabajando en un ámbito nuevo de la ciencia, tienes que pensar en todas las trampas posibles y las cosas que podrían llevarte a creer que habías hecho algo cuando no era así, y, peor aún, llevar a otros a creer lo mismo. Por lo tanto, pensamos que nuestro problema mas grave sería la contaminación de una sola molécula del cromosoma nativo, llevándonos a creer que en realidad habíamos creado una célula sintética, cuando de hecho habría sido sólo un contaminante.

Así que, desde el comienzo, desarrollamos la noción de colocarle marcas de agua al ADN para que quedara absolutamente claro que el ADN era sintético. Y el primer cromosoma que hicimos, en 2008, el de 500.000 pares de bases, simplemente le asignamos los nombres de los autores del cromosoma dentro de su código genético. Pero sólo estaba utilizando traducciones de una sola letra con aminoácidos, que obvia ciertas letras del alfabeto. Así que, el equipo desarrolló un nuevo código dentro del código dentro del código. Por lo tanto, es un nuevo código para interpretar y escribir mensajes dentro del ADN. Ahora, los matemátios han estado escondiendo y escribiendo mensajes dentro del código genético por mucho tiempo, pero está claro que eran matemáticos y no biólogos ya que, si escribes mensajes largos con el código desarrollado por los matemáticos, más que probablemente llevaría a que se sintetizaran nuevas proteínas con funciones desconocidas.

Asi que, el código que desarrolló Mike Montague y su equipo en realidad pone frecuentes codones de parada. Por lo tanto, es un alfabeto diferente, pero nos permite utilizar todo el alfabeto Inglés con puntuación y números. Por lo tanto, existen cuatro marcas de agua importantes encima de más de mil pares de bases del código genético. En realidad, la primera contiene en su interior este código para interpretar el resto del código genético. Así, en la información restante, dentro de las marcas de agua contiene los nombres de, creo que son, 46 autores diferentes y contribuidores clave en llevar el proyecto hasta esta etapa. Además, construímos una dirección de sitio web, para que, si alguien decodifica este código dentro del código dentro del código, pueden enviar un correo electrónico a esa dirección. Así que es claramente distinguible de cualquier otra especie, teniendo 46 nombres dentro de él, su propia dirección de red. Además, agregamos tres citas porque, con el primer genoma, fuimos criticados por no intentar decir algo más profundo que simplemente firmar el trabajo realizado.

Entonces, no daremos el resto del código, pero daremos las tres citas. Así que, el primero es, "Vivir, errar, caer, triunfar, y recrear vida de la vida". Es una cita de James Joyce. La segunda cita dice así, " Ve las cosas, no como son, sino como podrían ser". Así que es una cita del "Prometeo Americano", libro sobre Robert Oppenheimer. Y la última es una cita de Richard Feynman. "Lo que no puedo construir, no lo puedo comprender". Por lo tanto, como esto se trata tanto de un avance filosófico como de uno técnico en la ciencia, hemos intentado abordar ambas, el aspecto filosófico y la parte técnica.

La úlitma cosa que quiero decir antes de comenzar a responder preguntas es que el trabajo extensivo que hemos hecho, pidiendo una revisión ética, trascendiendo los límites por ese lado además del aspecto técnico, ha sido ampliamente discutido en la comunidad científica, en la comunidad política y en los niveles más altos del gobierno federal. Aún con este anuncio tal como lo hicimos en 2003- ese trabajo fue financiado por el Departamento de Energía- entonces el trabajo fue revisado al nivel de la Casa Blanca, intentando decidir si clasificar el trabajo o publicarlo. Y resolvieron por el lado de la publicación abierta, que es el enfoque correcto. Hemos informado a la Casa Blanca. Hemos infomado a los miembros del Congreso. Hemos intentado tomar e impulsar las cuestiones de políticas en paralelo con los avances científicos.

Entonces, me gustaría abrir la sesión de preguntas primero con la audiencia. Sí, en el fondo.

Periodista: ¿Podría explicar en términos simples cuán significativo es este avance, por favor?

Craig Venter: ¿Podemos explicar cuán significativo es esto? No estoy seguro de que seamos los que deben explicar cuán significativo es. Es significativo para nosotros. Quizás es un cambio filosófico gigantesco en nuestra forma de ver la vida. En realidad, nosotros lo vemos como un paso pequeño en términos de, nos ha llevado 15 años para, ahora, poder realizar el experimento que queríamos realizar hace 15 años en comprender la vida en su forma básica. Pero en realidad creemos que esto va a ser un conjunto muy poderoso de herramientas. Y ya estamos comenzando a usar esta herramienta en formas numerosas.

En el insituto contamos actualmente con financiación del NIH en un programa con Novartis para intentar usar estas nuevas herramientas del ADN sintético para quizás hacer la vacuna contra la gripe que tu podrías recibir el año próximo. Porque, en vez de llevarnos semanas a meses para hacerlas el equipo de Dan ahora puede crearlas en menos de 24 horas. Entonces, cuando ves cuánto tiempo tomó llevar a cabo una vacuna para H1N1, creemos que podemos reducir ese proceso de forma significativa. En el área de vacunas, Synthetic Genomics y el Instituto están formando una nueva compañía de vacunas porque creemos que estas herramientas pueden afectar las vacunas para enfermedades que no han sido posibles hasta la fecha, en donde los virus evolucionan rápidamente, tales como el rinovirus. No sería bueno tener algo que realmente pudiera bloquear el resfriado común? O, más importante aún, el VIH, en donde el virus evoluciona tan velozmente, que las vacunas que se hacen hoy día no pueden mantenerse al día con esos cambios evolutivos.

Además, en Synthetic Genomics, hemos estado trabajando en los principales problemas del medio ambiente. Creo que este último derrame de petróleo en el Golfo es un recordatorio. No podemos ver el CO2; dependemos de mediciones científicas para ello, y comenzamos a ver los resultados iniciales de tener demasiado de ello. Pero ahora podemos ver pre-CO2 flotando en las aguas y contaminando las playas en el Golfo. Necesitamos algunas alternativas para el petróleo. Tenemos un programa con Exxon Mobile para intentar desarrollar nuevas cepas de algas que pueden capturar dióxido de carbono en forma eficiente desde la atmósfera o de fuentes concentradas, hacer nuevos hidrocarburos que pueden entrar en sus refienerías para producir gasolina y diesel a partir del CO2.

Estos son sólo algunos de los enfoques y direcciones que estamos tomando.

(Aplausos)