La creación de células sintéticas que podrían replicar las funciones fundamentales de la vida es uno de los proyectos científicos más ambiciosos de la era moderna. Un equipo de investigadores de la Universidad de Groningen, liderado por el profesor Bert Poolman, está a la vanguardia de esta área de investigación. Su trabajo se centra en la creación de módulos celulares esenciales, que incluyen versiones más simples de sistemas para la producción de energía y el transporte de nutrientes, que son los elementos básicos de la vida. Los últimos avances en este campo representan una base para construir una célula sintética que podría realizar funciones complejas similares a las de los organismos vivos.

Uno de los principales objetivos de los investigadores es simplificar los procesos complejos que ocurren dentro de las células vivas. En las células reales, las mitocondrias, conocidas como las 'plantas de energía' de la célula, utilizan cientos de componentes para convertir ADP en ATP, la molécula principal que almacena la energía necesaria para la vida. El equipo de Poolman ha logrado simplificar considerablemente este proceso utilizando solo cinco componentes para producir ATP. Su sistema utiliza el aminoácido arginina como fuente de energía, lo que representa un paso clave hacia la construcción de un sistema funcional de producción de energía dentro de las células sintéticas.

Aunque este sistema tiene ciertas limitaciones, como utilizar solo arginina como fuente de energía, mientras que las células reales utilizan diversas moléculas como azúcares, grasas y aminoácidos, sigue siendo un paso significativo hacia adelante en la comprensión de la energía celular. De esta manera, los investigadores pueden controlar y analizar mejor el proceso de producción de energía, que es un componente crucial de la vida. La producción de energía es fundamental para mantener funciones biológicas básicas, como el crecimiento, la división celular y la síntesis de proteínas, y comprender este proceso podría abrir puertas a nuevas aplicaciones en biotecnología.

Transporte simplificado de nutrientes

Otro aspecto clave de la investigación del equipo de Groningen se refiere al transporte de nutrientes. En las células reales, el transporte de nutrientes es un proceso extremadamente complejo que requiere una serie de proteínas de transporte y enzimas. El equipo de Poolman ha logrado simplificar este proceso utilizando pequeñas burbujas, llamadas vesículas, que pueden absorber nutrientes del entorno y utilizarlos para la producción de energía. Este sistema utiliza un potencial eléctrico que permite la absorción de nutrientes como la lactosa, que luego se convierte dentro de la vesícula en moléculas útiles como glucosa y galactosa. Posteriormente, se añaden enzimas que facilitan la oxidación adicional de los azúcares, lo que resulta en la creación de NADPH, una molécula que desempeña un papel clave en la biosíntesis y la producción de energía dentro de las células.

Este avance permite la construcción de sistemas más complejos dentro de las células sintéticas. Al utilizar solo unos pocos componentes, el equipo ha logrado imitar los procesos complejos que ocurren en las células vivas, lo que permite una mejor comprensión de cómo funcionan las células a nivel fundamental. El transporte de nutrientes y su conversión en energía son procesos fundamentales en la vida, y al simplificar estos sistemas, los investigadores pueden analizar mejor cómo funcionan estos procesos y cómo se pueden controlar.

Pasos adicionales hacia la vida sintética

Estos módulos, aunque esenciales, representan solo una parte del proceso necesario para crear una célula sintética completamente funcional. Para que la célula pueda crecer, dividirse y realizar funciones complejas de forma autónoma, es necesario integrar muchos otros sistemas diferentes. El equipo de Poolman está actualmente trabajando en la conexión del sistema de producción de energía con otros sistemas, como la división celular, para crear una célula que pueda funcionar de manera autónoma. El proyecto BaSyc, en el que participan seis institutos de investigación, dirige esta investigación con el objetivo de crear una célula a partir de componentes no vivos.

Las células sintéticas, una vez completamente desarrolladas, tendrán amplias aplicaciones en biotecnología, medicina y desarrollo de nuevos biomateriales. Comprender cómo funcionan estos sistemas a nivel fundamental permitirá la creación de sistemas celulares personalizados que puedan realizar tareas específicas, como la entrega de medicamentos o la producción de moléculas específicas. Este trabajo de investigación también proporciona información clave sobre los principios fundamentales de la biología, ayudando a los científicos a comprender mejor qué hace que la vida sea viva.

El futuro de la vida sintética

La financiación de nuevas investigaciones a través del proyecto EVOLF, que ha asegurado una financiación de 40 millones de euros, permitirá a los científicos continuar sus investigaciones durante la próxima década. El objetivo de este proyecto es descubrir cuántos módulos diferentes se pueden conectar para crear una célula sintética que pueda funcionar de manera autónoma. Este proyecto no solo permitirá crear un 'dibujo de vida', sino que también proporcionará información clave sobre los procesos biológicos fundamentales que aún no se comprenden bien.

Uno de los principales desafíos en la creación de vida sintética es la integración de diferentes sistemas en un sistema cohesivo. Si bien el equipo de Poolman y sus colaboradores ya han logrado un progreso significativo en la creación de módulos simplificados para la producción de energía y el transporte de nutrientes, todavía se necesita mucha investigación para conectar estos sistemas en un todo funcional. A pesar de los desafíos, cada nuevo avance en este campo trae nuevas ideas y nos acerca a la creación de vida sintética.

La importancia de la vida sintética

La creación de vida sintética no es solo un desafío científico; es una investigación que podría tener profundas consecuencias para el futuro de la humanidad. Las células sintéticas podrían usarse para estudiar procesos biológicos fundamentales, desarrollar nuevas terapias y producir biomateriales. Por ejemplo, las células capaces de sintetizar moléculas específicas podrían utilizarse para producir medicamentos o para entregar moléculas terapéuticas en lugares específicos dentro del cuerpo. Además, los sistemas celulares sintéticos podrían utilizarse para crear nuevos materiales con propiedades personalizadas, como materiales biocompatibles para implantes médicos.

Aparte de las aplicaciones prácticas, la creación de vida sintética también plantea importantes preguntas filosóficas sobre la naturaleza de la vida. Si es posible crear vida a partir de componentes no vivos, ¿qué dice eso sobre la definición de vida? Estas preguntas abren nuevos debates sobre los límites de la biología y la tecnología, así como sobre el papel de los científicos en la creación de nuevas formas de vida. La vida sintética también presenta desafíos éticos, ya que abre la posibilidad de crear organismos con propiedades y funciones completamente nuevas.

Fuente: Universidad de Groningen