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Un equipo dirigido por Markus Covert, profesor de bioingeniería en la Universidad de Stanford en California, se ha valido de los datos de más de 900 estudios científicos publicados, para digitalizar todas y cada una de las interacciones moleculares que tienen lugar en el ciclo de vida de la Mycoplasma genitalium, la bacteria más pequeña del mundo de entre las que tienen una vida independiente.
Markus Covert. (Foto: Stanford U.)
En lo que constituye un importante paso en el avance de la biología computacional, se ha completado el modelo informático que sus creadores consideran que es el primero completo de un organismo biológico en el mundo.
Un equipo dirigido por Markus Covert, profesor de bioingeniería en la Universidad de Stanford en California, se ha valido de los datos de más de 900 estudios científicos publicados, para digitalizar todas y cada una de las interacciones moleculares que tienen lugar en el ciclo de vida de la Mycoplasma genitalium, la bacteria más pequeña del mundo de entre las que tienen una vida independiente.
Al haber logrado trasladar al medio digital la información completa de un organismo, los responsables de este proyecto han conseguido alcanzar una antigua meta en este campo. El modelo no sólo permite a los investigadores examinar a fondo cuestiones que no resultan prácticas de analizar por otros medios, sino que también representa dar un paso más hacia el tan ansiado uso del diseño asistido por ordenador en la bioingeniería y en la medicina.
Durante las últimas dos décadas, el campo de la biología ha visto crecer de forma espectacular el número de estudios extensos, con el resultado de que está disponible una cantidad colosal de información celular. La falta de datos experimentales no es ya el principal factor limitante para los investigadores. En cambio, el problema principal es ahora cómo sacar provecho de lo que ya se sabe. Los modelos computacionales integradores clarifican los inmensos conjuntos de datos cuyo tamaño en bruto los pondría, sin esta ayuda, fuera de la capacidad humana de procesamiento mental.
Por otra parte, la mayoría de los experimentos biológicos todavía adoptan un enfoque reduccionista de este inmenso conjunto de datos, un enfoque que se puede definir como el que suele llevar a experimentos del tipo de desactivar un solo gen y ver qué sucede. En cambio, muchas de las cuestiones de interés para los científicos no son hoy en día problemas de un solo gen, sino el resultado complejo de cientos o miles de genes interactuando.
Un equipo dirigido por Markus Covert, profesor de bioingeniería en la Universidad de Stanford en California, se ha valido de los datos de más de 900 estudios científicos publicados, para digitalizar todas y cada una de las interacciones moleculares que tienen lugar en el ciclo de vida de la Mycoplasma genitalium, la bacteria más pequeña del mundo de entre las que tienen una vida independiente.
Al haber logrado trasladar al medio digital la información completa de un organismo, los responsables de este proyecto han conseguido alcanzar una antigua meta en este campo. El modelo no sólo permite a los investigadores examinar a fondo cuestiones que no resultan prácticas de analizar por otros medios, sino que también representa dar un paso más hacia el tan ansiado uso del diseño asistido por ordenador en la bioingeniería y en la medicina.
Durante las últimas dos décadas, el campo de la biología ha visto crecer de forma espectacular el número de estudios extensos, con el resultado de que está disponible una cantidad colosal de información celular. La falta de datos experimentales no es ya el principal factor limitante para los investigadores. En cambio, el problema principal es ahora cómo sacar provecho de lo que ya se sabe. Los modelos computacionales integradores clarifican los inmensos conjuntos de datos cuyo tamaño en bruto los pondría, sin esta ayuda, fuera de la capacidad humana de procesamiento mental.
Por otra parte, la mayoría de los experimentos biológicos todavía adoptan un enfoque reduccionista de este inmenso conjunto de datos, un enfoque que se puede definir como el que suele llevar a experimentos del tipo de desactivar un solo gen y ver qué sucede. En cambio, muchas de las cuestiones de interés para los científicos no son hoy en día problemas de un solo gen, sino el resultado complejo de cientos o miles de genes interactuando.
La Mycoplasma genitalium es una humilde bacteria parásita, conocida fundamentalmente por presentarse de modo inesperado en los tractos urogenitales y respiratorios humanos. Pero el patógeno también tiene la distinción de contener el genoma más pequeño de cualquier organismo de vida independiente: sólo 525 genes, una cifra muy inferior a la de 4.288 de la E. coli, una bacteria de laboratorio más tradicional.
El pequeño tamaño del genoma de esta bacteria le ha hecho el centro de atención de varios proyectos recientes de bioingeniería. De entre ellos, cabe destacar la síntesis del primer cromosoma artificial por el Instituto J. Craig Venter en el 2009.
Incluso tratándose de un organismo con tan pocos genes, la cantidad de datos que el equipo de Covert, Jayodita Sanghvi y Jonathan Karr incorporó en el código celular virtual fue enorme. El modelo final hizo uso de más de 1.900 parámetros determinados experimentalmente.
La ventaja de tener un modelo informático completo de un ser vivo es que permite a los científicos hacer descubrimientos mucho más rápido. El modelo ofrece datos nuevos en las cuestiones de interés sobre las que trabajen los investigadores, y luego basta con corroborar los hallazgos teóricos mediante experimentos físicos reales.
Las aplicaciones prácticas son numerosas. De igual modo que el diseño asistido por ordenador (CAD) ha revolucionado muchos campos técnicos, desde la aeronáutica hasta la ingeniería civil, gracias a que reduce drásticamente la necesidad de recurrir al método de ensayo y error al trabajar en el diseño, disponer de modelos completos de organismos biológicos permitiría usar el diseño asistido por ordenador en la bioingeniería De ese modo, se aceleraría de forma espectacular el diseño, mediante ingeniería genética asistida por ordenador (Bio-CAD), de bacterias y levaduras producidas específicamente para la elaboración en grandes cantidades de sustancias químicas destinadas a fármacos.
Las técnicas de Bio-CAD también podrían permitir alcanzar otros avances médicos ambiciosos, especialmente en el naciente campo de la medicina personalizada, aunque esto queda más lejos en el horizonte tecnológico.
El pequeño tamaño del genoma de esta bacteria le ha hecho el centro de atención de varios proyectos recientes de bioingeniería. De entre ellos, cabe destacar la síntesis del primer cromosoma artificial por el Instituto J. Craig Venter en el 2009.
Incluso tratándose de un organismo con tan pocos genes, la cantidad de datos que el equipo de Covert, Jayodita Sanghvi y Jonathan Karr incorporó en el código celular virtual fue enorme. El modelo final hizo uso de más de 1.900 parámetros determinados experimentalmente.
La ventaja de tener un modelo informático completo de un ser vivo es que permite a los científicos hacer descubrimientos mucho más rápido. El modelo ofrece datos nuevos en las cuestiones de interés sobre las que trabajen los investigadores, y luego basta con corroborar los hallazgos teóricos mediante experimentos físicos reales.
Las aplicaciones prácticas son numerosas. De igual modo que el diseño asistido por ordenador (CAD) ha revolucionado muchos campos técnicos, desde la aeronáutica hasta la ingeniería civil, gracias a que reduce drásticamente la necesidad de recurrir al método de ensayo y error al trabajar en el diseño, disponer de modelos completos de organismos biológicos permitiría usar el diseño asistido por ordenador en la bioingeniería De ese modo, se aceleraría de forma espectacular el diseño, mediante ingeniería genética asistida por ordenador (Bio-CAD), de bacterias y levaduras producidas específicamente para la elaboración en grandes cantidades de sustancias químicas destinadas a fármacos.
Las técnicas de Bio-CAD también podrían permitir alcanzar otros avances médicos ambiciosos, especialmente en el naciente campo de la medicina personalizada, aunque esto queda más lejos en el horizonte tecnológico.
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