BIOTECNOLOGÍA obtenidos en biología molecular y celular: la célula puede ser considerada como una factoría de gran complejidad, que está equipada con “máquinas” que realizan multitud de tareas diferentes. Como tales, las máquinas pueden ser diseñadas, desmontadas y vueltas a armar. En este contexto, la SynBio va más allá de la observación y el análisis de las entidades biológicas para pasar a modificarlas con el enfoque propio de la ingeniería (Fig. 1). Éste implica la aplicación de los principios de no interferencia entre sistemas sintéticos y naturales (ortogonalidad), la estandarización de las piezas y dispositivos bioinspirados, así como la automatización en su fabricación y funcionamiento. ¿Qué significa la Biología Sintética? La biología sintética pretende diseccionar entidades biológicas en los módulos funcionales que las componen (ensamblajes macromoleculares, células, tejidos, organismos, y sus redes), para ensamblarlos tras haberlos modificado de manera racional, o para diseñar otros totalmente nuevos con el objetivo de implementar funcionalidades no existentes en la Naturaleza1. Uno de los objetivos generales de la biología sintética es la identificación de una configuración básica mínima, pero funcionalmente suficiente, de un sistema biológico. ¿Qué proteínas y genes, necesita una célula para poder cumplir con sus tareas más importantes -el crecimiento, la reproducción y el metabolismo? Por un lado, mediante la construcción de tales sistemas mínimos y artificiales por medio de un diseño específico, los científicos quieren averiguar cómo las primeras células evolucionaron a partir de la “sopa primordial” inorgánica en la que se habrían formado. Dichas células mínimas (también llamadas protocélulas) Parece razonable esperar que la aplicación de estrategias sintéticas bottom-up permitirá la construcción de ensamblajes moleculares funcionales en el tubo de ensayo a partir de un conjunto mínimo de elementos se describen a menudo como los antepasados de las células que existen hoy en día en la Tierra. Por otra parte, un sistema celular mínimo también podría servir como la plataforma ideal para la implementación de otras funciones con interés tecnológico, tales como la producción de fármacos, la generación de energía o la eliminación de contaminantes. La SynBio aborda desde dos perspectivas complementarias tanto las preguntas sobre el origen de la vida como los retos relacionados con la optimización de sistemas biológicos para su posible aplicación tecnológicas: bottom-up (“de abajo arriba”) - asimilable por analogía al diseño y fabricación de hardware -y top-down (“de arriba abajo”)- muy próxima al diseño e implementación de software y redes. La primera (bottom-up) recurre a los ácidos nucleicos (ADN y ARN) como recurso constructivo, echando mano del vasto conocimiento bioquímico, biofísico y estructural acumulado sobre ellos. La segunda (top-down) parte del diseño de circuitos genéticos, cuyos componentes son genes y sus secuencias reguladoras, para implementar operaciones lógicas y, echando raíces en la Biología de sistemas, diseñar tanto nuevas rutas metabólicas como su control genético. Reconstruyendo los sistemas biológicos “ladrillo a ladrillo” En el caso de las aproximaciones bottom-up de la SynBio, uno de sus retos es el ensamblaje de nuevas estructuras que deben imitar las funciones de los sistemas biológicos mediante el uso de sus componentes bioquímicos, tales como lípidos, proteínas y ADN. Hoy en día, la comunidad científica considera que un requisito básico para la aparición de la vida - por así decirlo la “célula originaria” - fue la compartimentación en espacios confinados de los componentes bioquímicos primordiales. Por esta razón, uno de los objetivos de estos abordajes sintéticos es la optimización de tecnologías para la producción de compartimentos semipermeables, bien en forma de microgotas o de vesículas de lípidos. En paralelo, se investiga cómo producir un sistema modular de elementos biológicos esenciales que puedan ser encapsulados en dichos compartimentos para llevar a cabo las funciones celulares básicas. De este modo, mediante la estrategia bottom-up, la SynBio se independiza de los microorganismos y puede adaptar específicamente estructuras de nuevo diseño a los requisitos en cada caso pertinentes. En el contexto de los enfoques bottom-up, la reconstitución de ensamblajes molecu- FARMESPAÑA INDUSTRIAL MAYO/JUNIO16 71
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