Que haya luz y el proceso se detenga
Método sencillo para controlar dinámicamente la producción de sustancias biotecnológicas
Los investigadores del ETH han descubierto que pueden utilizar moléculas sensibles a la luz para activar y desactivar las redes genéticas según sea necesario. Su hallazgo da lugar a un método fácil para controlar dinámicamente la producción de sustancias biotecnológicas.
La anhidrotraciclina, sensible a los rayos UVA, puede utilizarse en cultivos celulares para regular la actividad de los genes.
Armin Baumschlager / ETH Zürich
La tetraciclina (Tc), un antibiótico, y su derivado la anhidrotraciclina (aTc) tienen un amplio uso en la biotecnología y la biología sintética. Ambas moléculas influyen en la expresión de los genes. La Tc generalmente inhibe la maquinaria celular para la producción de proteínas, mientras que la aTc se utiliza para activar genes específicos. Se trata de un proceso indirecto en el que el aTc se une a una molécula unida al gen correspondiente e impide que sea leído por la maquinaria celular de producción de proteínas. La unión hace que el complejo se separe del gen, permitiendo que comience la producción de la proteína codificada por él.
Sin embargo, el uso de Tc y aTc como reguladores en los experimentos de cultivos celulares también tiene sus desventajas: como ambas moléculas permanecen en el cultivo y no pueden ser eliminadas, ya no es posible detener los procesos que regulan.
Ahora, un equipo de investigadores dirigidos por Mustafa Khammash del Departamento de Biosistemas, Ciencia e Ingeniería del ETH Zurich en Basilea ha descubierto una nueva forma de hacerlo. Como muchos otros productos químicos, el Tc y el aTc son por naturaleza sensibles a la luz. Cuando se exponen a la luz UVA, pierden su capacidad de inhibir la expresión de los genes. Los investigadores del ETH están explotando este efecto para utilizar el Tc y el aTc como reguladores de transcripción y crecimiento dinámicamente controlables.
Simplificación de la regulación
"El uso de moléculas como el aTc y el Tc que son naturalmente sensibles a la luz hace nuestras vidas mucho más fáciles", explica Armin Baumschlager, un postdoctorado del grupo de Khammash y autor principal del estudio correspondiente. Ahora ya no es necesario insertar genes adicionales que median la sensibilidad a la luz en las células utilizadas, dice. Este nuevo enfoque prepara el camino para que los grupos de investigación no especializados trabajen también con redes optogenéticas.
En biología, el término optogenética se refiere al uso de la luz para controlar la expresión de genes. Mediante este proceso, se pueden enviar pulsos de luz a células como la bacteria E. coli para inducir una determinada respuesta, desencadenando por ejemplo la producción de una proteína. Además de sustancias como el Tc o el aTc, las enzimas sensibles a la luz también pueden ser empleadas para este propósito. Para ello, los científicos han creado complejas redes genéticas e incorporado los genes de estas enzimas. Pero éstas también tienen un inconveniente porque sólo permanecen activas si se exponen permanentemente a la luz.
Las sustancias sensibles a la luz permiten así que una red se active y se desactive. Añadiendo una cierta cantidad de aTc al cultivo celular se enciende la red. Una forma rápida de detener el proceso por completo después de un tiempo determinado es exponer el cultivo a la luz UVA. "Usar luz para inactivar el aTc tiene el mismo efecto que eliminar la sustancia del sistema", dice Baumschlager.
Si se quiere reanudar el proceso, continúa, se añade aTc al cultivo celular de nuevo. "Es posible repetir tales ciclos varias veces sin dañar las células. En este estudio, hemos demostrado lo bien que podemos regular el aspecto temporal de la activación y la inactivación", explica.
Nuevos esquemas de control
La utilización de la sensibilidad de las moléculas a la luz para controlar los procesos biológicos permite a los investigadores desarrollar nuevos esquemas de control para la biotecnología. Hasta ahora, el alcance de las pruebas de los investigadores del ETH se ha limitado al tubo de ensayo, pero actualmente están trabajando en la ampliación de la escala y la planificación de experimentos utilizando biorreactores de varios litros de volumen. También sería posible emplear otras moléculas sensibles a la luz como reguladores, por ejemplo, diferentes antibióticos.
Un uso potencial del método es producir ciertas proteínas, como anticuerpos o vitaminas esenciales, con fines terapéuticos. Añadiendo o inactivando aTc, su producción puede ser controlada con precisión para obtener un resultado óptimo. "Debido a la simplicidad de su uso y desarrollo, es probable que nuestro nuevo método se convierta en una perspectiva atractiva para la industria farmacéutica", dice Baumschlager.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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