La biotecnóloga Pascale Daran-Lapujade y su equipo de la Universidad Tecnológica de Delft insertaron con éxito genes de músculos humanos en el ADN de la levadura de panadería. Por primera vez, los científicos han insertado efectivamente una característica humana crucial en una célula de levadura.
El laboratorio de Daran-Lapujade introdujo una característica en las células de levadura que está regulada por una colección de 10 genes sin los cuales los humanos no pueden vivir; llevan el modelo de un proceso conocido como vía metabólica, que descompone el azúcar para reunir energía y producir bloques de construcción celular dentro de las células musculares. Debido a que este mecanismo está involucrado en muchos trastornos, incluido el cáncer, la levadura modificada podría usarse en estudios médicos.
Daran-Lapujade dijo:
“Ahora que entendemos el proceso completo, los científicos médicos pueden usar este modelo de levadura humanizado como herramienta para la detección de drogas y la investigación del cáncer”.
Los humanos y la levadura son similares.
Según Daran-Lapujade, hay muchas similitudes entre la levadura y un ser humano:
“Parece extraño, ya que la levadura vive como células individuales y los humanos consisten en un sistema sustancialmente más complejo, pero las células funcionan de una manera muy similar”.
Como resultado, los científicos a menudo transfieren genes humanos a la levadura. Debido a que la levadura elimina todas las demás interacciones que pueden existir en el cuerpo humano, crea un entorno limpio en el que los investigadores pueden analizar un solo proceso.
Daran-Lapujade explico:
“En comparación con las células o los tejidos humanos, la levadura es un organismo fantástico por su facilidad de crecimiento y su accesibilidad genética: su ADN se puede modificar fácilmente para abordar cuestiones fundamentales”.
“Muchos descubrimientos fundamentales, como el ciclo de división celular, se dilucidaron gracias a la levadura”.
Levadura humanizada
Anteriormente, Daran-group Lapujade logró diseñar cromosomas artificiales que funcionan como una plataforma de ADN para construir nuevas funciones en la levadura. Querían probar hasta dónde podían llegar agregando varios genes humanos y rutas metabólicas completas, y si las células aún podían funcionar como un todo.
Daran-Lapujade se preguntó:
“¿Qué pasa si tomamos el mismo grupo de genes que controla el consumo de azúcar y la producción de energía de los músculos humanos en la levadura?”
“¿Podemos humanizar una función tan esencial y compleja en la levadura?”
Diseñar una levadura humanizada fue sorprendentemente simple para Ph.D. estudiantes y coautores Francine Boonekamp y Ewout Knibbe.
“No solo trasplantamos los genes humanos a la levadura, también eliminamos los genes de levadura correspondientes y los reemplazamos por completo con los genes de músculo humano”, explica Daran-Lapujade. “Se podría pensar que no se puede intercambiar la versión de levadura con la humana, porque es un proceso muy específico y estrechamente regulado tanto en las células humanas como en las de levadura. ¡Pero funciona de maravilla!
Mayor humanización
Los investigadores trabajaron junto con el laboratorio de la profesora Barbara Bakker (Centro Médico Universitario de Groningen), donde pudieron comparar la expresión de genes humanos en la levadura y en su entorno muscular humano nativo utilizando células de tejido humano cultivadas en laboratorio. Las propiedades de las enzimas humanas producidas en la levadura y en sus células humanas nativas fueron notablemente similares, lo que respalda el valor de la nueva levadura humanizada como modelo para las células humanas.
Este proceso es solo una pequeña parte del metabolismo humano; hay muchos más procesos similares entre la levadura y las células humanas que podrían estudiarse en levaduras humanizadas. Si bien Daran-Lapujade se enfoca en los aspectos fundamentales y tecnológicos de la ingeniería de la levadura y, por lo tanto, no planea estudiar las aplicaciones de la levadura humanizada, espera colaborar con otros científicos que estén interesados en usar la herramienta.
“Este es solo el punto de partida”, dice, “podemos humanizar aún más la levadura y, paso a paso, construir un entorno humano más complejo en la levadura”.
