Unos biólogos japoneses han creado el primer ADN genómico artificial que puede replicarse y crecer fuera de una célula. Los científicos lograron activar la expresión de genes y la replicación extracelular en el ADN creado en un sistema libre de células a partir de ácidos nucleicos y proteínas.
La capacidad de reproducirse y evolucionar es una de las características que definen a los organismos vivos y hasta ahora no ha sido posible crear materiales artificiales con esas características ya que para que funcione un sistema molecular artificial que pueda reproducirse y crecer, la información genética codificada en el ADN debe traducirse en ARN, debe iniciarse la expresión de proteínas y mantenerse el ciclo de replicación del ADN con estas proteínas en el sistema durante mucho tiempo.
Según los resultados del estudio publicado en la revista ACS Synthetic Biology, la principal dificultad es que los genes necesarios para la replicación del ADN deben desempeñar simultáneamente sus funciones de expresión.
Para resolver este problema, los científicos de la Universidad de Tokio en lugar del complejo mecanismo de replicación del ADN utilizado por los organismos vivos, que requiere un gran número de genes, han creado un sistema de replicación artificial con solo dos genes: la enzima de replicación del ADN Phi29 y la recombinasa Cre. Los investigadores sugirieron que estas dos proteínas funcionarían bien a bajas concentraciones y podrían expresarse en cantidades suficientes inclusive en los sistemas de emisión sin células existentes.
Así crearon un sistema de transcripción-emisión sin células de este tipo en el que pudieron traducir los genes en proteínas y replicar el ADN original circular con ayuda del anillo circular del ADN que lleva los dos genes necesarios para la replicación. Además, lograron mejorar el ADN original multiplicando por 10 su eficacia de replicación. El ciclo de replicación del ADN iniciado por los científicos duró 60 días.
Los investigadores señalan que añadiendo los genes necesarios para la transcripción y la emisión al ADN artificial que desarrollaron, es posible crear células artificiales que puedan crecer de forma autónoma, alimentándose de compuestos de bajo peso molecular, como aminoácidos y nucleótidos.
En el futuro, estas células podrían utilizarse para producir medicamentos y alimentos.
Ahora se están incorporando microorganismos vivos a la tecnología con este fin. Si se sustituyen por células artificiales programables, los procesos serán más estables y controlables, según los autores.
