Gusanos hackeados producen un nuevo tipo de “súper-seda” sintética

Gusano de la seda / Wikimedia Commons

Científicos japoneses afirman haber hackeado el código genético de los gusanos de seda y haber podido crear un nuevo tipo de seda que no se encuentra en la naturaleza. De acuerdo al estudio publicado en ACS Synthetic Biology, los científicos han alterado fundamentalmente la naturaleza de la proteína de seda que produce el animal. Y a diferencia de los intentos previos de esto, podría funcionar a escala industrial.

"El gusano de seda es el primer animal industrialmente útil diseñado para incorporar aminoácidos sintéticos", dice Hidetoshi Teramoto, de la Organización Nacional de Investigación Agrícola y Alimentaria de Japón, cuyo equipo llevó a cabo la investigación. Algunos otros animales se han modificado de manera similar, pero solo con fines de investigación.

Muchos grupos están desarrollando implantes médicos de seda desde donde podrían crecer órganos de reemplazo. La ventaja de la seda es que no causa reacciones inmunes cuando se implanta en el cuerpo y ya está aprobada para uso médico. Además, las proteínas de seda se pueden transformar en películas transparentes, esponjas e incluso formas sólidas. Por ejemplo, una compañía llamada Orthox está probando un reemplazo de cartílago de rodilla hecho de proteína de seda.

Pero si bien las proteínas de seda pueden ser una ventaja a la hora de reemplazar el cartílago, también pueden ser un problema, dice a New Scientist, Neil Thomas de la Universidad de Nottingham en el Reino Unido. Por ejemplo, es difícil para las células adherirse a la seda. Y no hay una solución fácil, ya que la alteración química de la seda después de que sale de un gusano de seda no funciona bien. Eso se debe en parte a que no hay forma de controlar exactamente qué partes de la proteína se alteran.

Entonces Teramoto y su equipo se propusieron crear una proteína de seda con componentes sintéticos que actuarían como puntos de anclaje para moléculas útiles, desde factores de crecimiento hasta tintes a prueba de agua. Cada proteína, incluida la seda, está hecha de una cadena de aminoácidos; y para fabricar una determinada proteína, una célula enlaza los aminoácidos en un orden particular, que está codificado por un gen. En total, hay 20 aminoácidos naturales para que la célula los use.

El experimento

El equipo de Teramoto tiene gusanos de seda genéticamente modificados para que, cuando se les alimente con un aminoácido artificial, lo agreguen a las proteínas de seda que producen. Específicamente, han reemplazado uno de los aminoácidos naturales, la fenilalanina, por uno artificial llamado AzPhe.

El método se basa en hackear las células de los gusanos de seda. Cuando se están produciendo las proteínas, cada uno de los 20 aminoácidos naturales es llevado a su posición por una molécula llamada ARN de transferencia (ARNt). Cada aminoácido tiene su propio tipo de ARNt, que la célula utiliza para garantizar que tiene el aminoácido correcto en cada etapa.

Pero, existe una enzima particular que encaja la fenilalanina en su ARNt; y el equipo de Teramoto la ha modificado para que agregue el aminoácido artificial AzPhe. Lo hicieron generando miles de variantes genéticas, obteniendo bacterias para crear enzimas y seleccionando las mejores. Luego las colocaron esto en los gusanos de seda.

El AzPhe reemplaza alrededor del 6% de la fenilalanina en la proteína de la seda cuando las orugas se alimentan con solo un 0.05% de AzPhe en peso. Eso significa que esta nueva seda no debería costar mucho más que la seda normal.

Además, el método no afecta las propiedades deseables de la seda. Lo que significa que todo tipo de moléculas se pueden agregar fácilmente a la proteína de seda. Los aminoácidos AzPhe permiten algo llamado "química de clics". "Básicamente es una reacción confiable para unir cosas", dice Thomas. Por ejemplo, podría usarse para unir tintes directamente a la seda, algo que no ocurre con la seda normal ya que suele “sangrar” cuando se lava.

Este no es el primer intento de mejorar la seda de gusano, en noviembre del año pasado un grupo  del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y de la Universidad Tufts (EE. UU.) desarrollaron una seda 1.5 veces más fuerte que el original.

 

Victor Román
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma

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