Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y del Barcelona Supercomputing Center – Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) han desarrollado una innovadora técnica llamada GenRewire, que reprograma genéticamente bacterias para otorgarles nuevas capacidades, como degradar plásticos, sin necesidad de introducir genes externos. Este avance, publicado en la revista Trends in Biotechnology, y replicado por el portal SINC, marca un cambio de paradigma en la ingeniería genética.
Tradicionalmente, la ingeniería genética recurre a la introducción de ADN externo para modificar las funciones de las bacterias. Sin embargo, GenRewire reorienta las proteínas ya presentes en el genoma bacteriano para desarrollar nuevas habilidades sin alterar su equilibrio natural. “Nuestro método parte de una idea sencilla: si las proteínas nativas pueden ser rediseñadas computacionalmente para hacer algo nuevo, no necesitamos alterar el equilibrio genético de la célula con elementos externos”, explica Manuel Ferrer, investigador del CSIC en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (ICP-CSIC) y coordinador del estudio.
Para demostrar la eficacia de GenRewire, los científicos reprogramaron dos proteínas de la bacteria Escherichia coli, permitiéndole degradar partículas de plástico PET (tereftalato de polietileno) de tamaño nanométrico, un contaminante omnipresente en envases y textiles con graves impactos ambientales y en la salud. Este logro se alcanzó sin insertar genes externos, combinando inteligencia artificial, simulaciones en el supercomputador MareNostrum 5 y edición genética precisa. “Nuestro enfoque es único porque combina inteligencia artificial, simulación por supercomputación y edición genética precisa”, destaca Víctor Guallar, investigador del BSC y coordinador del estudio.
La técnica GenRewire analiza las proteínas codificadas por un genoma en un supercomputador y las reprograma para realizar funciones específicas. “Reprogramamos la bacteria virtual en tan solo tres o cuatro semanas, gracias a los recientes avances en métodos estructurales de IA, en nuestros algoritmos de simulación mecánica y al poder de supercomputación del MareNostrum 5”, afirma Joan Giménez, investigador del BSC y uno de los primeros autores del estudio.
A diferencia de las técnicas convencionales, que usan plásmidos u otros elementos de ADN externo y pueden generar inestabilidad o un crecimiento deficiente de las bacterias, GenRewire mantiene el equilibrio biológico de la célula. “Este método reduce el riesgo de rechazo por parte del sistema inmunológico y evita problemas como que las bacterias crezcan peor o que el sistema sea poco estable”, explican Paula Vidal y Laura Fernández, investigadoras del CSIC y primeras autoras del estudio.
Los investigadores destacan que GenRewire no solo permite a bacterias como Escherichia coli degradar plásticos y transformar sus residuos en productos valiosos, sino que también tiene aplicaciones potenciales en otros organismos, como el genoma humano o cultivos. “Este método puede complementar la ingeniería metabólica clásica, superando barreras legales y éticas asociadas al uso de ADN ajeno”, concluyen los autores.