Si un organismo modificado genéticamente o sintéticamente se libera al medio ambiente, ¿cómo lo sabremos? ¿Cómo podemos distinguirlo de los millones de microorganismos que existen naturalmente en la naturaleza? Ese es el desafío que está asumiendo una investigación de varias institucionesequipo, incluido Eric Young, profesor asistente de ingeniería química en el Instituto Politécnico de Worcester WPI, que está desarrollando una herramienta de bioseguridad que puede detectar microorganismos de ingeniería en función de sus firmas de ADN únicas.
La ingeniería genética, en la cual los genes se agregan a los genomas de los organismos, y la biología sintética, que se enfoca en comprender y diseñar mejores secuencias de ADN, se usan hoy en día para hacer una amplia gama de productos, como productos farmacéuticos, como la insulina, ycultivos agrícolas. La ingeniería genética también es utilizada por las empresas de biotecnología, desde empresas nuevas hasta corporaciones multinacionales, para fabricar productos como detergentes, ingredientes alimentarios y biocombustibles.
Durante décadas, el gobierno de EE. UU. Ha patrocinado la investigación y el desarrollo de organismos modificados genéticamente y mejores formas de diseñar el ADN, mientras que el gobierno y la comunidad de biología sintética han trabajado juntos para desarrollar prácticas éticas y de seguridad para garantizar que los organismos que se fabrican sean segurosy puede ser contenido. Por ejemplo, el gobierno ha patrocinado el desarrollo de "interruptores de muerte" que hacen imposible que los organismos modificados puedan sobrevivir fuera del laboratorio.
Recientemente, el gobierno de EE. UU. Y los científicos de investigación han identificado la necesidad de nuevas herramientas que puedan identificar organismos modificados por ingeniería genética cuando se mezclan con una miríada de microorganismos naturales. Estas herramientas podrían eventualmente desplegarse para detectar organismos modificados en el medio ambiente.podría usarse para proteger la propiedad intelectual de una empresa en caso de que un organismo que diseñó se escape accidentalmente del laboratorio o para detectar emisiones intencionales de organismos potencialmente dañinos.
Esta es la tarea que está asumiendo el equipo multiinstitucional encargado de desarrollar dicha herramienta. El proyecto está financiado por un premio de 18 meses del programa Finding Engineering Linked Indicators FELIX, que se ejecuta a través de Intelligence Advanced ResearchProyectos Actividad IARPA, una organización dentro de la Oficina del Director de Inteligencia Nacional que financia la investigación para abordar los desafíos que enfrenta la comunidad de inteligencia de los Estados Unidos. El premio tiene una segunda fase que podría renovarse por 24 meses adicionales. Raytheon, Massachusettsel contratista de defensa con base es el contratista principal; Young, quien recibió un premio de $ 377,746 por su parte del proyecto, es uno de los cinco subcontratistas. Los otros son la Universidad Johns Hopkins, la Universidad de Princeton, la Universidad de California en San Francisco y Mission Bio, una empresa de biotecnología con sede en San Francisco.
"Nos damos cuenta del poder de la ingeniería y la bioingeniería", dijo Young, cuya experiencia es en biología sintética, incluida la ingeniería genética de bacterias, levaduras y hongos. "Estamos entusiasmados con la promesa de la biología sintética, pero también tenemosuna responsabilidad ética de pensar en los usos potencialmente negativos de las tecnologías que desarrollamos.
"Mi laboratorio está desarrollando organismos diseñados para resolver problemas, y usamos prácticas de seguridad más allá de lo que debemos usar", agregó. "Con suerte, este proyecto nos llevará a una herramienta de bajo costo que podemos usar para hacerseguro de que todos están trabajando para evitar la liberación de organismos en el medio ambiente, desde universidades hasta plantas de fabricación y aficionados al bricolaje en sus garajes ".
Los científicos crean microorganismos diseñados mediante la introducción de nuevos genes en sus genomas que les permiten producir medicamentos valiosos, biocombustibles o productos alimenticios. Una bacteria que contiene el gen humano para producir insulina, o una levadura con múltiples genes de varios organismos para producir el antipalúdicola artemisinina de la droga son ejemplos. Debido a que muchos de los genes en estos organismos modificados genéticamente existen en la naturaleza, distinguirlos de organismos no modificados en muestras de suelo o agua puede ser un desafío. "Es similar a encontrar la aguja proverbial en un pajar", dijo Young..
Agregó que la clave para hacer esa distinción será identificar las firmas genéticas para cada organismo. En virtud de la forma en que se producen, la mayoría de los organismos genéticamente modificados tienen una o más secciones cortas de ADN que son exclusivas de sus genomas ylos diferencia de sus primos no modificados. Estas firmas de ADN pueden usarse como marcadores para detectar rápidamente un organismo modificado en una población de microorganismos naturales. El papel de Young en el proyecto de investigación es generar ejemplos de organismos bioingeniería que contienen estos marcadores específicos..
"Estamos suministrando la información 'experta' que buscará el dispositivo de detección", dijo. "Estamos teniendo en cuenta la ingeniería genética de los últimos 50 años y reduciendo todo ese conocimiento e información a un conjunto esencialfirmas para organismos de bioingeniería que probablemente necesitaríamos encontrar. Depende de nuestro patrocinador y del equipo decidir qué organismos son importantes, y ayudamos a decidir qué firmas tenemos que observar. Es un trabajo muy emocionante ".
Inicialmente, Young, que está trabajando con dos estudiantes de posgrado, se centrará en la levadura de cerveza, que según él se está convirtiendo cada vez más en el organismo elegido por las empresas de bioingeniería porque es fácil de diseñar y fácil de cultivar, dadas las décadas deexperiencia de fermentación a gran escala en la industria cervecera. Las firmas que está identificando serán útiles para detectar organismos de ingeniería conocidos que pueden provenir de laboratorios corporativos y universitarios. Detectar organismos potencialmente dañinos que pueden haber sido liberados intencionalmente en el medio ambiente será mucho mayor.desafío.
"Es mucho más complicado cuando no sabes qué organismos podrías necesitar buscar", dijo. "Tenemos que pensar en lo que es más probable que exista y qué crearía alguien con recursos limitados".Necesitamos crear herramientas que puedan detectar una amplia gama de organismos modificados genéticamente. Y deben ser lo suficientemente flexibles como para poder detectar un conjunto específico de firmas, pero luego detectar las firmas recién agregadas a medida que se encuentran. Estamos ayudando a desarrollar una tecnología paraHaz eso."
El conocimiento que Young está generando finalmente se incorporará a un dispositivo de detección de sobremesa que será desarrollado por otros miembros del equipo de investigación. Otros miembros del equipo están creando algoritmos de aprendizaje automático que encontrarán nuevas firmas que los expertos pueden no identificar. Young dijo que élespera que un dispositivo de detección utilizable para la levadura esté listo al final del programa, pero podrían pasar de cinco a 10 años antes de que se resuelvan los desafíos más complejos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Politécnico de Worcester . Original escrito por Sharon Gaudin. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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