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La ingeniería genética logra la comunicación de bacterias entre especies


El cuerpo humano alberga miles de millones de bacterias y otros microbios diferentes, la mayoría de los cuales nos ayudan a llevar una vida saludable. Estos microbios facilitan varias funciones corporales como la digestión, pero hasta ahora no teníamos nada que decir sobre su funcionamiento.

Sorprendentemente, un grupo de investigadores del Instituto Wyss, la Universidad de Harvard y la Escuela de Medicina de Harvard han logrado desencadenar la transmisión de señales genéticas entre diferentes variedades de bacterias.

En este nuevo desarrollo, lograron crear un camino para conectarse Salmonella typhimurium bacterias para intercambiar información a E. coli con la ayuda de algunos desencadenantes ambientales en el intestino de una rata de laboratorio.

Los científicos han estado jugando con los genes de los microbios durante un largo período, pero es la primera vez que han logrado utilizar genes para la comunicación entre diferentes cepas de una bacteria.

Estos resultados pueden llevar a los investigadores un paso más hacia el establecimiento de una comunidad sintética compuesta por bacterias diseñadas para realizar una tarea única y específica. "Para mejorar la salud humana a través de bacterias intestinales modificadas, debemos comenzar a descubrir cómo hacer que las bacterias se comuniquen", dijo Suhyun Kim, miembro principal del equipo de investigación de Wyss.

El plan maestro

El grupo de investigación aprovechó la capacidad natural que se encuentra en algunas cepas de bacterias llamadas "Quorum Sensing". La detección de quórum crea vías para que las expresiones génicas coordinen el comportamiento de una colonia de bacterias utilizando moléculas de señal.

Los investigadores utilizaron un mecanismo de detección de quórum llamado acil-HSL, que es ajeno al microbioma de los mamíferos. Introdujeron E. coli señalizador y respondedor genéticamente modificado en ratas e ingirieron moléculas desencadenantes durante un período de tiempo.

La molécula desencadenante, que se conoce con el nombre de ATC, estimuló el gen luxI en la cepa señalizadora para establecer una vía de detección hacia la cepa respondedor. Este intercambio produce proteína Cro, que almacena la interacción en el E. Coli que responde.

El éxito de la transmisión se confirmó investigando los productos de excreción de las ratas probadas. Este mecanismo funcionó con la señalización entre especies mediante el uso de Salmonella typhimurium también.

Suhyun Kim, la primera autora del artículo de investigación, afirma que los resultados son emocionantes y prometedores. Kim agregó que la forma tradicional de crear bacterias modificadas genéticamente produce muchas copias de ADN, lo que conduce a una carga metabólica que hace que las bacterias modificadas pierdan su ventaja y sean superadas por otras hebras de bacterias en el huésped.

No es el caso de su enfoque. Los investigadores están avanzando un poco para crear más bacterias que puedan comunicarse, así como para identificar y desarrollar nuevos compuestos químicos que expanden el ancho de banda de las vías de información que conducen a un microbioma armonioso.

¿Cómo ayuda?

El motivo principal para crear un bioma sintético modificado genéticamente en el intestino es utilizar las bacterias naturalmente presentes para actuar como otra capa del sistema inmunológico. Esperan crear un microbioma donde cada bacteria presente pueda comunicarse entre sí y especializarse en realizar funciones como detección y eliminación de intrusos inflamatorios, colocación de agentes de monitoreo, etc. También se asegurará que los microbios no compitan por recursos o dañen a cada uno otro.

El artículo de investigación y sus datos han sido publicados en la revistaACS SyntheticBiology.


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