¿Una célula artificial? Elemental, querido Watson

Mario Mencía Caballero, Universidad Autónoma de Madrid

– ¿Una célula artificial? — exclamó el Dr. Watson visiblemente sorprendido.

– Elemental, mi querido Watson — dijo Sherlock Holmes. Es un desafío fascinante en la escala del conocimiento científico, y podría ser alcanzable incluso en un plazo no muy largo. Eso sin contar con que, al ser artificial, se podría programar para que realizase funciones, por ejemplo, terapéuticas, que no puedan llevar a cabo las células o tejidos naturales, ni aún cuando los modifiquemos.

– Querido Holmes, estoy seguro de que con su asombrosa capacidad intelectual habrá usted sopesado todos los obstáculos a que se enfrentaría dicha empresa.

– Es posible; pero, por favor, dispare querido Watson, se lo ruego.

– Bien, como usted sabe, yo soy médico, y algo sé del tema. Solo para empezar, incluso con los conocimientos actuales, la complejidad de una célula, incluso la más simple es abrumadora. La célula es una máquina refinada por miles de millones de años de evolución. Aunque no lo aparenten, todos los componentes de la célula trabajan al unísono, como una orquesta, y cuando esto no sucede, la célula degenera a condiciones patológicas y/o muere. ¿Cómo piensa usted que se puede construir artificialmente algo así?

Cómo construir una máquina viva

– Watson, ha dado usted con la clave. ¿Cómo se diseña, generalmente, la construcción de una máquina?

– Supongo que me dirá que produciendo sus partes componentes y ensamblándolas, desde las más simples a las más complejas. Pero ya le advierto de antemano que eso, simplemente, no se puede realizar aplicado a una célula.

– Y, ¿por qué no?

– Veamos, le concederé que, en el estado actual de la ciencia, comprendemos o creemos que comprendemos el funcionamiento de una serie de esas partes componentes. Por ejemplo, respecto a la codificación de la información: con la replicación del ADN, la transcripción a ARN mensajero y la traducción a proteínas se puede decir que se ha hecho mucha ingeniería, incluso hay sistemas in vitro de transcripción más traducción, pero se está lejos de replicar un genoma in vitro. Y no me vale la aproximación de Craig Venter. Porque, si bien ha sintetizado genomas completos, al final para que funcionen los tiene que poner en una célula viva sustituyendo al original, con lo cual, lo conseguido, aunque es un gran logro, está lejos todavía de una célula sintética.

– Querido Watson. Que yo sepa, se ha conseguido ya que un mini genoma de dos genes pase por los ciclos de transcripción, traducción y replicación, repitiendo el proceso varias veces.

– Sí, pero la codificación de la información es solo el principio. Estará usted de acuerdo conmigo en que hacen falta muchas más cosas. Para empezar, una membrana. Sí, ya lo sé, me va a decir que se utilizarían liposomas, que hay abundante literatura sobre ellos, pero es la célula la que tendría que sintetizar su propia membrana, y de forma regulada. Y aún sintetizando membranas, supongo que querrá que su célula artificial se divida, ¿no? Y la maquinaría de división celular requiere un preciso funcionamiento en el tiempo y el espacio, y además conlleva algún tipo de citoesqueleto, y no se olvide del ciclo celular…

– Mi querido Watson, no quiero parecer condescendiente, pero una célula artificial no estaría supeditada a imitar las células que conocemos, sino que podemos mezclar componentes de virus, bacterias y células eucarióticas, añadir moléculas químicas sintéticas y someterlos a ensayo y error para ver cuál o cuáles funcionan mejor para las aplicaciones que nos interesen.

El problema de la energía

– Muy bien, muy bien, Holmes. Pero, solo por añadir otro componente esencial, la célula necesitará energía, acoplada a un metabolismo, supongo. Y aquí son precisos una serie de transportadores de membrana que faciliten el paso de moléculas útiles al interior o expulsar las que sean tóxicas. Y ese metabolismo deberá interconectar todas las rutas y suplir todos los requerimientos de biomoléculas. ¿Eso también lo va a lograr mediante ensayo y error? ¿Y qué será lo siguiente? ¿Que esas células sintéticas se comuniquen entre sí o con el exterior?

– Mi querido Watson, debería ser usted un poco más flexible. En un desafío como este, primero hay que intentar jugar en campo propio, y después dejar volar la imaginación. Al principio el diseño puede ser muy simple e ir adquiriendo complejidad a medida que se afianza cada táctica. Y se olvida usted, amigo mío, de la evolución darwiniana, que jugaría a nuestro favor, simplemente seleccionando aquellas pre-células que sean más aptas en las funciones que les pedimos que hagan.

De la teoría a la práctica

– Y, hablando de todo, ¿quién o qué y con qué dinero cree usted que va a poder asumir semejante desafío?

– Pues sepa usted que hay dos consorcios de grupos de investigación, uno europeo (Synthetic Cell Initiative) y otro estadounidense (Build-a-Cell) que están batallando para conseguir fondos precisamente para este proyecto. En cada consorcio participan decenas de grupos de investigación, además de algunas empresas, cada uno aportando su conocimiento experto en un aspecto. En el consorcio europeo participa nuestro (humilde) país.

– Conste que me parece loable la iniciativa, pero ¿cómo van a publicitar la idea ante unas agencias de investigación cada vez más obsesionadas con el beneficio a corto plazo?

– Como le he dicho, por el hecho de ser una célula artificial, podríamos programarla para hacer cosas que están más allá de lo que hacen las células naturales, y eso podría incluir producción de biocombustibles y compuestos químicos de síntesis.

– ¡Vaya, Holmes! Es asombroso.

– Hay más. Aplicadas a la salud se podrían convertir en agentes terapéuticos programables, muy precisos, biocompatibles y seguros. Por ejemplo, un ensamblaje de células artificiales implantado en un paciente podría producir in situ, de modo programable, el fármaco (antiinflamatorio) o factor (insulina) que dicho paciente necesite en cada momento. Pero lo más valioso de todo, Watson, creo que es lo que aprenderíamos por el camino al ir comprendiendo cada vez mejor las partes que sintetizamos, cómo se comportan, cómo se pueden ensamblar y cómo pueden evolucionar, de modo que el todo sea mucho más que la suma de sus partes, que es lo que ocurre de forma innata en cualquier ser vivo.

– Me ha dejado usted sin palabras.