A primera vista, un Escherichia coli (E. coli) la bacteria se parece un poco a un Cheeto, con la misma forma cilíndrica hinchada. Pero es un parecido a Cheeto con increíbles defensas inmunológicas. Detrás del exterior sin pretensiones de la bacteria hay sistemas complejos que ayudan a protegerla de los ataques de invasores extranjeros. Para Seth Shipman, bioingeniero de los Institutos Gladstone en San Francisco, California, aprovechar estas defensas ha abierto nuevas posibilidades tecnológicas para registrar la expresión génica en las células. “Estamos tomando un montón de partes bacterianas y reutilizándolas para biotecnología para las que no estaban destinadas”, dice.
El laboratorio de Shipman ha desarrollado un sistema que, cuando se implementa en bacterias como E. coli, puede actuar como un registrador para rastrear cuándo se activan o desactivan ciertos genes. Este sistema se basa en partes moleculares que las bacterias normalmente usan para la inmunidad, ahora ligeramente modificadas para cumplir nuevas funciones. Denominado Retro-Cascorder y descrito recientemente en Naturaleza, la tecnología crea "recibos" de ADN que almacenan un registro de la expresión génica. Los científicos creen que equipar a las células con esta capacidad de registro puede permitirles actuar como pequeños centinelas biológicos, proporcionando información precisa sobre los patrones de expresión génica durante la enfermedad y el desarrollo.
Anteriormente, para averiguar qué genes individuales se expresaban en las células, así como cuándo y dónde, los científicos tenían que eliminar el ARN en ciertos momentos, lo que significaba matar las células. "En general, la forma en que medimos las cosas en biología requiere destruir su muestra biológica", dice Santi Bhattarai-Kline, coautor del artículo y estudiante en el laboratorio de Shipman.
“O se pueden observar todos los genes de la célula o se puede dejar que la célula continúe viviendo y haciendo lo que hará en el futuro, pero no ambas cosas”, coincide Theresa Loveless, bióloga de la Universidad de California. Irvine, que no estaba afiliado al estudio.
Para sortear este problema, el equipo de Gladstone y otros se han preguntado cómo se pueden almacenar datos moleculares a lo largo del tiempo sin tener que detener las actividades de la célula. Imagine la célula como una especie de estrella de telerrealidad, con un registro de su vida útil transcripcional preservado para que los científicos investiguen y analicen para la posteridad. Bhattarai-Kline dice que esto sería útil para rastrear algo como la expresión génica al poder "registrar múltiples tipos diferentes de eventos, y el orden en que ocurren, y luego, en un punto de tiempo final, poder determinar qué sucedió en el pasado."
El deseo de los científicos de mirar hacia atrás a lo que sucedió dentro de las células sirvió de inspiración para el Retro-Cascorder. Utiliza dos componentes principales: un retron (una pequeña secuencia genética bacteriana) y Crispr-Cas, un sistema de edición del genoma que las bacterias utilizan como parte de su respuesta inmunitaria.
Los científicos no están completamente seguros de qué función cumplen normalmente los retrones para las bacterias, aunque estudios recientes han demostrado que son útiles en la defensa del huésped contra los invasores extraños. Pero tienen un poder muy conveniente: crean proteínas que pueden convertir el ARN en ADN. (Como recordatorio, el ADN es de doble cadena y se utiliza para almacenar información genética, mientras que el ARN es de cadena sencilla y codifica proteínas). Este ARN convertido en ADN puede almacenarse en el genoma de una bacteria como un "recibimiento" de la expresión génica.
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