Un equipo de estudiantes de Technion ganó la medalla de oro en la competición
internacional de biología sintética iGEM por inventar un chip con bacterias intestinales a bordo que puede detectar sustancias de forma rápida, barata y ecológica. El objetivo de la biología sintética es unir la biología y la ingeniería: desarrollar productos basados en la creación de nuevos sistemas biológicos que funcionen en células vivas o seres. En este caso, el equipo de estudiantes del Technion inventó lo que llaman un Flash Lab. En realidad, es un chip cargado con bacterias vivas de Escherichia coli, diseñadas para hacer cosas que la naturaleza nunca pensó.
E. coli habita normalmente en nuestras tripas. Al igual que muchas otras bacterias, tienen flagelos (apéndices parecidos a un hilo que se mueven en una forma espiral y las impulsan notablemente a través de ambientes líquidos).
Las bacterias E. coli son por lo tanto capaces de quimiotaxis, lo que significa que se mueven en respuesta a estímulos químicos.
Si se coloca bacterias E. coli en un extremo de una superficie y se coloca una atracción como azúcar o jarabe de aminoácidos en la otra, una vez que sus pequeños biosistemas perciben el caramelo, correrán hacia él. Si se pone una sustancia nociva como el alcohol, huirán.
El equipo de estudiantes del Technion (Inbal Adir, Shilo Ohayon, Ofek Elul, Asif Gil, Naor Granik, Tzila Davidov, Shani Weiner, Sharbel Zahran, Bar Mayo, Tal Fried, Shirane Tsedef, Nofar Shasha y Shiran Sarig) pusieron la E. coli en un chip que se puede sumergir en un líquido que puede probar si hay una sustancia específica en el ambiente.
Si a las bacterias les gusta la sustancia en el líquido, se moverán en masa hacia ella, creando grupos visibles de gérmenes en o alrededor de él. Si no lo hacen, se alejarán de ella, en masa, creando un grupo visible de gérmenes que huyeron.
En la naturaleza, E. coli es atraída por cosas como azúcares y aminoácidos y es repelida por ciertas toxinas. Las cosas que nos interesan y nos gustaría detectar, como metales pesados u hormonas en nuestro suministro de agua, dejan el germen húmedo.
El primer paso entonces es crear las bacterias que reaccionan a tales estimulantes, explica el mentor de los estudiantes, profesor Roee Amit. Usaron dos métodos para lograr esto: quimerismo e ingeniería desde cero.
“Piensa en las bacterias como un sistema operativo que sufrió una evolución durante millones de años”, dice Amit. “Con la biología sintética, estamos tratando de crear una bacteria innovadora del siglo XXI”.
¿Qué hace que una bacteria se mueva?
Un sistema que evolucionó a lo largo de los milenios es el sistema de quimiotaxis, que es el sistema natural de las bacterias para detectar sustancias químicas buenas y malas. Cuando detecta un buen producto químico en su entorno, el sistema impulsa al germen a moverse hacia él, y viceversa.
“Eliminamos el sistema natural de quimiotaxis y comenzamos a conectar nuevos sistemas de detección”, explica Amit.
Un método consiste en tomar genes de otras bacterias que respondan al estimulante que queremos, como los metales pesados, e insertarlo en la vía de la quimiotaxis de E. coli. “Construimos un receptor que es una quimera, la mitad de la proteína es de E. coli y la mitad de otra bacteria, pero sabe detectar algo que queremos”, explica Amit.
El otro método es crear desde cero un receptor que no existe en la naturaleza utilizando software. Dicho de otra manera, las criaturas realmente mutaron la bacteria con la ayuda de un paquete de algoritmos de biología computacional que se adaptaron a sus necesidades.
Por ejemplo, no hay E. coli en la naturaleza que pueda detectar antihistamínicos, pero los estudiantes crearon una.
“En principio, podemos detectar metales pesados, disolventes orgánicos y otras cosas. Las virutas pueden ser llevadas al campo y en 30 minutos tenemos una respuesta de sí / no para una sustancia, es como una prueba de embarazo”, se ríe entre dientes.
Claro, existen pruebas químicas para tales cosas, pero tienden a ser tan tóxicas que no pueden ser usadas fuera de las capuchas químicas, explica Amit. El uso de las bacterias de ingeniería es significativamente más limpio y más verde.
Fuente: www.aurora-israel.co.il