Un obstáculo importante en la aplicación de la ingeniería genética para beneficiar a los seres humanos y al medio ambiente es el riesgo de que los organismos cuyos genes hayan sido alterados puedan producir descendencia con sus contrapartes silvestres no modificadas, liberando los nuevos genes a la naturaleza. Ahora, investigadores del Instituto de Biotecnología de la Universidad de Minnesota (EE.UU.) han desarrollado una manera prometedora de prevenir este tipo de cruzamiento. El enfoque, llamado «incompatibilidad sintética», hace que los organismos artificiales sean una especie separada incapaz de producir descendientes viables con sus parientes silvestres o domesticados.
La incompatibilidad sintética tiene aplicaciones para controlar o erradicar especies invasoras, plagas de cultivos e insectos portadores de enfermedades, así como para prevenir que los genes alterados escapen desde cultivos modificados genéticamente a otras poblaciones de plantas. Los resultados se publicaron hoy en la revista Nature Communications.
La tecnología utiliza una nueva clase de herramientas moleculares llamadas «factores de transcripción programables» que hacen posible controlar qué genes se activan y qué genes se desactivan en un organismo. Si un organismo genéticamente modificado se aparea con su contraparte no modificada, los factores de transcripción hacen que la descendencia no pueda sobrevivir activando genes que causan la muerte de sus células.
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«Este enfoque es especialmente valioso porque no introducimos genes tóxicos», dijo Maciej Maselko, un investigador postdoctoral del laboratorio de Smanski que realizó el trabajo. «La incompatibilidad genética es el resultado de genes que ya están en el organismo que están siendo encendidos en el lugar o momento equivocado».
La investigación se realizó en levadura de cerveza, pero se puede aplicar potencialmente en insectos, organismos acuáticos y plantas usando una nueva técnica de edición de genes conocida como CRISPR/Cas9. «Otros métodos para controlar el flujo de genes, por ejemplo la interrupción del polen o el uso de un producto químico para controlar la reproducción en los cultivos, son muy específicos de la especie y cambian la forma en que se propagan los cultivos. Se espera que nuestro enfoque funcione en prácticamente cualquier organismo con reproducción sexual sin cambiar la forma en que se desarrollan normalmente», dijo Michael Smanski, un profesor asistente que dirigió el estudio.
La incompatibilidad sintética puede hacer posible el uso de cultivos para producir medicamentos, así como alimentos, piensos y combustible. También aumenta la esperanza de utilizar la ingeniería genética para controlar las poblaciones de especies invasoras o plagas como la carpa asiática en América del Norte y los mosquitos portadores de enfermedades en todo el mundo.
El siguiente paso, dijo Smanski, es demostrar que el enfoque puede funcionar en organismos distintos a la levadura. «Estamos trabajando en introducir modelos de peces, insectos, nemátodos y plantas», dijo.
El College de Ciencias Biológicas de la Universidad de Minnesota busca mejorar el bienestar humano y las condiciones globales mediante el avance del conocimiento de los mecanismos de la vida y la preparación de los estudiantes para crear la biología del mañana.
Video Caption: Videos de imágenes de células vivas que muestran los resultados de los experimentos de apareamiento en levaduras. Los descendientes de la levadura silvestre (izquierda) crecen y se dividen para formar una microcolonia. Hijos híbridos entre el tipo salvaje y una «incompatibilidad sintética» cepa (a la derecha) no son viables.