Japón.- Los investigadores de la Universidad de Hiroshima (HU) desarrollaron con éxito una estrategia de biocontención para organismos modificados genéticamente o OMG. Su nuevo método evita que las cianobacterias modificadas genéticamente sobrevivan fuera de su entorno de prueba, permitiendo formas de investigar con mayor seguridad los efectos de los OGM. Sus resultados fueron publicados en ACS Synthetic Biology.
Las aplicaciones de los microbios de bioingeniería han aparecido en varios campos, incluida la agricultura y la producción de energía. Las microalgas diseñadas, por ejemplo, pueden ayudar a limpiar las aguas residuales de la refinería de petróleo y trabajar como fuente de biocombustible. Sin embargo, como muchos otros OGM, la seguridad de las microalgas diseñadas es incierta.
«Los microbios diseñados podrían dominar algún entorno o atacar un organismo autóctono, y eso podría afectar negativamente a la biodiversidad», dijo Ryuichi Hirota, quien es el autor principal de este documento. Hirota es profesor asociado en la Escuela Superior de Ciencias Avanzadas de la Materia en HU. «Además, las microalgas generalmente se cultivan en estanques y otras masas de agua abiertas al medio ambiente. Para superar ese riesgo, una estrategia es aplicar un sistema de biocontención en las microalgas».
Las estrategias de biocontención buscan detener el crecimiento de los OGM en un área específica, como fuera del entorno del laboratorio. Hirota estaba particularmente interesado en «una estrategia pasiva», cuyo objetivo es alterar los requerimientos de nutrientes de un microbio. Al diseñar un microbio para que dependa de un determinado nutriente que no existe fuera del entorno de su hogar, no sobrevivirá si escapa a este entorno.
En su caso, el microbio es la microalga y el nutriente es el fosfito.
En el núcleo del fosfito se encuentra el fósforo, un elemento crucial en los seres vivos. El fósforo también constituye una molécula diferente llamada fosfato, que constituye la columna vertebral del ADN y la molécula de la energía intracelular ATP. El fosfato es abundante en el mundo natural; El fosfito, por otro lado, no lo es.
Gracias a una enzima llamada fosfito deshidrogenasa, una pequeña cantidad de microbios pueden metabolizar el fosfito en fosfato. Mientras que los organismos requieren fósforo, muchos no pueden usar fosfito debido a la falta de esta enzima. Hirota aprovechó este proceso natural para crear un proceso de biocontención para E. coli. El año pasado, él y su grupo editaron genéticamente un gen de fosfito deshidrogenasa en bacterias E.coli y eliminaron su capacidad de absorber fosfato.
En este estudio, el grupo aplicó este sistema en microalgas, un tipo de cianobacterias que viven en el agua. LikeE. Coli, microalgas tiene un proceso de transporte de fosfato. Sin embargo, detener su dependencia del fosfato y pasarlo estrictamente a fosfito, dio otro paso: interrumpir dos genes transportadores de fosfato y no solo uno. Su grupo tuvo éxito. La viabilidad de las microalgas modificadas rápidamente disminuyó cuando trató de crecer sin fosfito.
Sin embargo, «los mutantes escapados son siempre una posibilidad», dijo Hirota. Con eso, probaron la efectividad de su estrategia de biocontención al medir cuántas cepas de microalgas se adaptaron para depender del fosfito. En el transcurso de tres semanas, el equipo observó cero colonias. La frecuencia de escape fue al menos tres magnitudes más baja que los estándares de laboratorio de los NIH, que es menos de una célula mutante por cada 100 millones de células normales, y es comparable a otras estrategias de contención de cianobacterias actualmente en uso.
El siguiente paso en la evaluación de esta cepa de microalgas irá más allá de la placa de Petri. «Me gustaría probarlo en un ecosistema de modelo abierto pero cerrado», dijo Hirota. Es decir, probar la tensión en un estanque artificial, pero aún dentro de un entorno controlado.
«El uso de OGM es un equilibrio de riesgo y beneficio», concluyó. «Tienen potencial, pero al mismo tiempo, tienen un riesgo para la salud. Si no tenemos ninguna técnica que nos permita investigarlos de manera más segura, no tenemos otra opción. Necesitamos desarrollar dichos sistemas de bioseguridad, por lo que Puedo estudiar los OMG de manera más responsable «.
Referencia:
Kei Motomura et al. Synthetic Phosphorus Metabolic Pathway for Biosafety and Contamination Management of Cyanobacterial Cultivation, ACS Synthetic Biology (2018). DOI: 10.1021/acssynbio.8b00199 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.8b00199
