Las promesas españolas de la nueva biología se la juegan hoy en Boston

Dos equipos de estudiantes e investigadores pertenecientes a la Universitat de Valencia (UV) y la Universitat Politècnica de Valencia (UPV), son los únicos españoles entre los 246 grupos universitarios de todo el planeta con cita en Boston desde el 30 de octubre para competir en el iGEM (acrónimo de International Genetically Engineered Machine), el concurso internacional de biología sintética más importante del mundo cuya final se celebrahoy3 de noviembre.

Como una oportunidad de prestigio para competir en el plano internacional, motivada por el entusiasmo de los estudiantes, ambas universidades valencianas se presentaron por primera vez al concurso en 2006, cuando formaron un equipo mixto que fue el primero de España en participar en Boston.

Compartiendo el respaldo del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), este año se presentan dos equipos multidisciplinares diferentes: el de la UV, Valencia Biocampus, con el proyecto ST2OOL, que busca revisar los tres principios de la Biología Sintética que se siguen en la competición y un cuarto pilar relativo a la propiedad intelectual; y el de la UPV con Sexy Plant, una nueva estrategia para la producción de feromonas sexuales de insectos destinadas al control de plagas en agricultura.

Un concurso al cobijo del MIT

Creado en su origen en 2003 como competición veraniega dirigida a alumnos brillantes de institutoque, en 2004, el Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) decidió ampliar a equipos internacionales como impulso de una nueva comunidad mundial en la nueva biología, el concurso se independizó en 2012 en una organización sin ánimo de lucro para fomentar entre los jóvenes científicos la formación y el progreso interdisciplinares en esta disciplina, que estudia los organismos como sistemas integrados por complejas redes a partir de la interacción de genes, proteínas y reacciones bioquímicas.

Desde hace una década, la biología sintética, que tiene al MIT entre sus grandes exponentes, constituye una de las disciplinas con mayor potencial en la ciencia actual, comparable con la informática de garaje y las telecomunicaciones de los años 70, cuyas expectativas buscan cambiar el mundo los próximos años.

“Para que una ciencia sea de futuro depende de la sinergia entre la tecnología y la gente que se dedica. Vemos que la disciplina está reclutando a las cabezas más brillantes con el atractivo de la tecnología. El iGEM es importante al reunir a gente muy joven con gran interés y dedicación para generar una biotecnología que cambie el mundo. Eso da prestigio a las universidades, otorgándoles una buena posición y mayor reconocimiento”, explica Diego Orzáez, miembro del Instituto Universitario Mixto de Biología Molecular y Celular de Plantas y uno de los cuatro investigadores principales del proyecto Valencia_UPV, capaz de convertir una planta en una fábrica de feromonas que antes el insecto solo podía hacerlas.

Una fábrica de feromonas en forma de planta

Los proyectos iGEM destacan por su carácter multidisciplinar, al requerir de conocimientos teóricos o matemáticos como la ingeniería industrial y un trabajo tecnológico y biológica de experimentación. Lo más costoso es contar con un laboratorio, como explica Orzáez. “Me impliqué con el entusiasmo de los estudiantes, poniéndoles como única condición que su trabajo versara sobre la biología sintética de plantas”.

"Al ser un instituto de biología molecular de plantas pionero en crear herramientas en la disciplina, el proyecto de los estudiantes debía cumplir con la premisa de tener interés biotecnológico y aplicado",añadeel investigador.

En el proyecto de investigación, que trabaja con feromonas de sesamia, una especie de polilla, participan seis estudiantes de tercer y cuarto curso (dos del Grado en Tecnologías Industriales y cuatro del Grado en Biotecnología), cuatro profesores como investigadores principales y ocho estudiantes de doctorado como asesores.

La planta antiébola contra las plagas

Lo que suele fallar en la mayoría de proyectos presentados, apunta Orzáez, responsable de trabajo en laboratorio del equipo de la UPV, es la parte experimental. “La diferencia de nuestro proyecto es utilizar un sistema que ya funciona en el laboratorio, de modo que los estudiantes avanzan más deprisa. El punto de entrar en un laboratorio que va a todo tren en biología sintética permite aplicar nuestras tecnologías en más procesos en tiempo récord, validándola además en el exterior y demostrando que unos chavales pueden conseguir en tres meses que una planta produzca una feromona, algo que estamos acostumbrados a hacer en dos años”.

Sexy Plant se basa en la nicotiana benthamiana, un relativo del tabaco que se ha hecho famoso este verano al ser empleado en el fármaco Zmapp, el suero contra el ébola. “Se está haciendo mucha biotecnología y biología sintética con esta plantaporque al ser muy versátil permite producir proteínas o anticuerpos… Los alumnos han utilizado el mismo sistema para el antiébola, que en lugar de producir una proteína recombinante, la utilizan para producir una hormona”, explica Orzáez.

Con el fin de despistar a los insectos, el trabajo con feromonas ha contado con el apoyo del grupo de inesvtigación del departamento de Ecología Química Agrcícola (CEQA), liderado por el investigador Javier Primo.

“La interdisciplinaridad es algo más que una palabra aunque a veces no lo creamos. Este tipo de concursos fomenta desde la etapa formativa trabajar en proyectos colaborativos, que es la mejor manera de formar a los estudiantes haciendo equipos y con distintas disciplinas”, destaca uno de los instructores de la investigación en el que colaboran ingenieros industriales en la fase de modelización para evaluar el comportamiento de la planta en distintos contextos.

Biología sintética a ritmo de Village People

A diferencia de los proyectos que buscan una aplicación a un problema concreto, esta edición el equipo Valencia Biocampus, de la Universitat de Valencia, ha apostado por ST2OOL, acrónimo de las bases de la biología sintética Standardization, Stability, Orthogonality and Open Licence, una aproximación crítica y constructiva de la disciplina, en busca de nuevas partes biológicas a estandizar, revisando las bases del taburetesobre el que se sienta la nueva biología.

Clave en la difusión del proyecto ha sido su video en Youtube con la versión de un tema de Village People a cargo de los nueve estudiantes de Bioquímica, Biotecnología, Biología, Ingeniería Industrial y Derecho del grupo, aprovechando el atractivo de las redes sociales para facilitar la compresión de los tres principios básicos de la biología sintética cuyos términos pueden resultar farragosos a un público profano.

Con su juego de palabras, que aparte de sillacuenta con la acepción escatológica de excremento en inglés, ST2OOL analiza con capacidad crítica la biología sintética, entendida como la aproximación ingenieril a la biotecnología, aplicando los principios de la fabricación de las máquinas al campo de los genes. Para el equipo de la Universitat de Valènciael concurso no puede ser ajeno al estado actual de la disciplina, que vive un momento interesante de crisis.“Las grandes expectativas creadas fundamentalmente por ingenieros americanos no se han cumplido. Los mismos que decían que podrían hacerse miles de cosas en dos días ahora moderan mucho más sus discursos”, sostiene Porcar

¿Es posible 'tunear'a los seres vivos?

El objetivo último de la biología sintética es la creación de vida artificial, la meta de un camino que todavía tiene pendiente llegar al estadio de modificar los microorganismos con genes a la carta. “Las técnicas y herramientas conceptuales que hacen falta ahora se tambalean. Muchos pensamos que se están quemando las etapas muy deprisa y que se han dado muchos avances por supuestos, basados en las células con capacidad para modificarse como una máquina, y no están claros”, explica el investigador Porcar.

“Todo está sometido a las leyes de la física, pero la forma en la que estamos hechos los organismos es dramáticamente diferente a las máquinas. Los seres vivos son muy difíciles de tunear al igual que las máquinas son muy fáciles de modificar, porque están hechas para serlo. La vida no cuenta con estándares y tiene un nivel de complejidad muy elevado. Las bacterias más simples cuenta con alrededor de 200 genes para estar vivos”.

Tres de los principios que analiza el equipo de ST2OOL, que residen en el fundamento conceptual de la biología sintética del iGEM y de la disciplina en general, corresponden a la estandarización, referida a la universalidad de las partes, si son intercambiables en biología; la estabilidad, entendida como el comportamiento de las piezas vivas cuando se modifica la temperatura, el pH o la concentración de sales en comparación con una máquina; la ortogonalidad, relativa al comportamiento independiente de las piezas, básico en el diseño ingenieril.

“La ortogonalidad puede verse en el ejemplo de un teclado que desenchufamos de un ordenador encendido y no cambia nada en el volumen de la música ni la intensidad de la pantalla, porque son piezas diseñadas para interactuar solo en una interfaz concreta. En biología sintética, los ingenieros americanos sobre todo, dicen que eso también pasa, pero no es cierto. La manera en la que están diseñadas las máquinas, basadas en la modalidad, es prácticamente opuesta a cómo están hechos los organismos vivos. Las máquinas son productos de un sistema productivo muy determinado por su compartimentalización, y los seres vivos son fruto de la evolución, una maraña de interacciones, algunas positivas y otras no”, describe el coordinador de Valencia Biocampus.

El iGEM, una isla libertaria entre patentes

La cuarta pata de ST2OOL corresponde a la propiedad industrial de open licence. Sometida a la ley de la oferta y la demanda, la biología sintética, como rama de la biotecnologíaexplica el profesor Porcar, se ha basado tradicionalmente en patentes, pero el iGEMen cambio, se ha constituido como una “isla libertaria” en la disciplina, en la que todo se supone open access.

El equipo de estudiantes ha empleado diferentes variantes de la bacteria E. coli para la estandarización de los conceptos analizados. “Nos hemos dado cuenta de que las herramientas de la ingeniería son muy útiles para hacer mejor biotecnología, sobre todo en modelización, pero no acaba de ser perfecto. Hay muchos problemas en el modeling para predecir de modo exacto el comportamiento incluso del más simple de los seres vivos cuando sus modificaciones son muy complejas. El conocimiento de las interacciones de las piezas modelizadas de una bacteria todavía no es completo. Por tanto, el comportamiento de las piezas naturales en biología no está claro. A día de hoy no podemos modificar genéticamente de manera compleja el más simple de los organismos de forma totalmente predecible”, concluye el investigador Porcar.