Explorador de talentos en la fábrica de células
El nuevo biosensor facilita la búsqueda de microorganismos eficientes
Son pequeños, pero poderosos: microorganismos. La industria conocida como "biotecnología blanca" aprovecha su potencial de diversas maneras, por ejemplo para producir productos químicos, medicamentos o suplementos dietéticos. El trabajo de las pequeñas centrales eléctricas se puede encontrar en toda una serie de productos, cuyo número aumentará en el futuro. Por ejemplo, la bacteria llamada Corynebacterium glutamicum produce varias toneladas de los aminoácidos isoleucina, valina y treonina. Los humanos no pueden producir estos aminoácidos por sí mismos. Se necesitan para soluciones de infusión en hospitales, entre otras aplicaciones.
Que haya luz: La imagen más grande es una imagen de un microscopio de fluorescencia. La imagen de la derecha muestra claramente cómo el biosensor hace brillar a las células relevantes.
Copyright: Forschungszentrum Jülich / Jan Marienhagen
La diversidad de sustancias sintetizadas microbiológicamente refleja el amplio espectro de campos de aplicación. Los posibles usos van desde las enzimas en detergentes hasta la producción de medicamentos y biocombustibles. Junto con esta amplia gama, la sostenibilidad del método de producción fundamental es otra ventaja crucial de este recurso. A diferencia de muchos procesos químicos, que consumen grandes cantidades de energía, en este caso, los componentes simples y regenerativos constituyen la base de los procesos de producción de base biológica. Por lo tanto, se atribuye un papel crucial a la biotecnología blanca en la transición de una economía basada en los combustibles fósiles a otra basada en la biología, ya que por pequeños que sean estos productores, las expectativas de estas "minifábricas" son grandes.
Una aguja en un pajar
Uno de los principales obstáculos que se interponen en el camino de la producción biotecnológica de sustancias nuevas o incluso establecidas a escala industrial suele ser la ardua tarea de determinar las células bacterianas que se adaptan especialmente bien al procedimiento. Identificar las variantes celulares que pueden producir las moléculas de interés particularmente bien equivale a buscar una aguja en un pajar, si no más difícil. Eso es porque los cultivos bacterianos a examinar pueden consistir en muchos miles de millones de variantes celulares. En última instancia, cuanto mayor sea el número de variantes que los científicos generen, mejor será la perspectiva de encontrar el candidato adecuado. En comparación, la posibilidad de ganar la lotería es de alrededor de 1:95 millones, dependiendo del sorteo. Teniendo en cuenta este orden de magnitud de la diferencia, rápidamente se hace evidente que el proceso de búsqueda de talentos microbianos suele ser muy intensivo en tiempo y, por tanto, costoso.
Las luces están encendidas en la fábrica de células
Por eso la unidad de investigación "Fábricas de células sintéticas", dirigida por el científico de Jülich, Prof. Jan Marienhagen, confía en un nuevo método para descubrir más rápidamente los candidatos más prometedores. Utiliza biosensores especializados para identificar células individuales que pueden producir una molécula relevante particularmente bien. Si la sustancia en cuestión está presente, el sensor hace que las células en cuestión se iluminen. De esta manera "enciende la luz" para que las mejores células puedan ser fácilmente encontradas entre todos los millones de otras. "Si esta tecnología se combina con un clasificador de células, se pueden evaluar decenas de miles de células por su intensidad de fluorescencia (y por lo tanto la concentración de la molécula) cada segundo, y así se pueden identificar células individuales altamente productivas", explica el Prof. Marienhagen.
Hasta ahora, este innovador enfoque, que es muchas veces más rápido que los métodos tradicionales de análisis, sólo tiene un problema: sus resultados no son todavía tan precisos como cabría esperar. En pocas palabras, el sensor enciende la luz no sólo cuando el candidato solicitado está en la habitación, sino también cuando uno de sus amigos cercanos está cerca. "Muchos de los sensores que se construyen no son muy específicos y detectan múltiples sustancias muy similares entre sí. Esto hace que muchos productores aparentemente grandes resulten ser falsos positivos", dice el Prof. Marienhagen sobre las trampas del método.
Sensor personalizado
En un artículo publicado en la revista Nature Communications, el investigador de Jülich, junto con otros científicos, describe un procedimiento para mejorar la importancia del método existente. "Hemos modificado con éxito la especificidad de un biosensor que anteriormente detectaba tanto el aminoácido histidina como el aminoácido lisina. Tras nuestra modificación, ya no pudo identificar la lisina". El objeto de estudio aquí fue la bacteria Corynebacterium glutamicum mencionada anteriormente. La manipulación precisa del biosensor eliminó su borrosidad original. Para extender la metáfora del título de este artículo, si el cazatalentos ya podía diferenciar entre un futbolista y un jugador de balonmano, ahora pueden incluso identificar al delantero. El Prof. Marienhagen y su equipo han demostrado así que es posible desarrollar sensores personalizados, lo cual es un paso importante en el camino hacia fábricas celulares eficientes para una economía sostenible y de base biológica.
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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