Las fábricas superproductivas del futuro podrían emplear flotas de células bacterianas genéticamente modificadas, como la E. coli común, para producir productos químicos valiosos de manera respetuosa con el medio ambiente. Al aprovechar sus procesos metabólicos naturales, las bacterias podrían reprogramarse para convertirsefuentes fácilmente disponibles de energía natural en productos farmacéuticos, plásticos y productos de combustible.
"La idea básica es que queremos acelerar la evolución para producir cantidades impresionantes de productos químicos valiosos", dijo George Church, Ph.D., miembro de la Facultad Core de Wyss, pionero en los campos convergentes de biología sintética, ingeniería metabólica,y genética. Church es el Profesor Robert Winthrop de Genética en la Facultad de Medicina de Harvard y Profesor de Ciencias y Tecnología de la Salud en Harvard y el MIT.
Crítico para este proceso de ingeniería metabólica de microbios es el uso de biosensores. Hecho de un componente biológico, como una proteína fluorescente, y un 'detector' que responde a la presencia de un químico específico, los biosensores actúan como interruptoresy palancas que activan y desactivan las funciones programadas dentro de las celdas de ingeniería. También se pueden utilizar para detectar qué 'trabajadores' microbianos están produciendo las cantidades más voluminosas de una sustancia química deseada. De esta manera, pueden considerarse como el medio paraComunicación bidireccional entre humanos y células.
Pero hasta ahora, los científicos solo han tenido acceso a una variedad limitada de biosensores que tienen poca relevancia para la biofabricación de productos químicos valiosos. Ahora, los investigadores del Instituto Wyss dirigidos por Church han desarrollado un nuevo conjunto de sensores de este tipo, informaron Investigación de ácidos nucleicos revista, que no solo aumenta el número de "interruptores y palancas" celulares que los científicos pueden usar para la reprogramación genética compleja, sino que también responde a productos valiosos como plásticos renovables o productos farmacéuticos costosos y les da voz a los microbios para informar sobre suspropia eficiencia en la fabricación de estos productos.
"Podemos comunicarnos con las células de manera mucho más eficaz y viceversa", dijo el primer autor del estudio, Jameson Rogers, investigador graduado en el Instituto Wyss que está cursando su doctorado en Ciencias de la Ingeniería de la Universidad de Harvard. "Sien comparación con el control de una computadora, es casi como si solo tuviéramos disponibles las flechas hacia arriba y hacia abajo, y ahora de repente hemos duplicado nuestras capacidades de control al agregar también las flechas izquierda y derecha ".
El equipo de Wyss tiene como objetivo aprovechar los nuevos biosensores para ayudarlos en sus esfuerzos por desarrollar estrategias de producción de químicos renovables utilizando microbios genéticamente modificados.
Vinculado a la proteína verde fluorescente GFP, los biosensores pueden usarse para activar las células individuales para emitir fluorescencia visible en una proporción directamente proporcional a qué tan bien pueden producir un producto químico deseado. Utilizando los nuevos biosensores, la mayoríaLos trabajadores microbianos eficientes se identifican fácilmente para que puedan servir como predecesores de colonias de bacterias modificadas genéticamente que evolucionan para ser más eficientes en la producción de productos químicos renovables con cada generación posterior. Esto reduce drásticamente el cuello de botella del ciclo de diseño, construcción y prueba.Históricamente ha sido causado por ingenieros que han tenido que filtrar colonias de bacterias para encontrar los mejores productores.
Los hallazgos también podrían conducir a nuevas aplicaciones en el monitoreo ambiental utilizando microbios genéticamente modificados para emitir señales de advertencia en presencia de contaminantes o toxinas, y podrían desbloquear nuevas ideas fundamentales sobre las vías metabólicas.
"Nuestro equipo está desarrollando varias formas diferentes de hacer aún más biosensores personalizados", dijo Church. "Estamos tratando de controlar los procesos biológicos y necesitamos nuevas formas de poner nuestras manos a nivel molecular, ahora estamosllegar más profundo de lo que hemos podido hacer anteriormente, y todavía tenemos muchos enfoques nuevos e interesantes "
"Con este trabajo, George y su equipo nos acercan a un futuro sostenible en el que dependeríamos de la biofabricación para la producción limpia de productos químicos y farmacéuticos", dijo el Director Fundador del Instituto Wyss, Donald E. Ingber, MD, Ph.D., quien también es el Profesor Judah Folkman de Biología Vascular en la Escuela de Medicina de Harvard y el Hospital de Niños de Boston, y Profesor de Bioingeniería en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en Harvard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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