Ciència per a presidents

Biomedicina i biologia molecular

Creix el pes de les noves biologies

Diversos informes avalen el paper creixent de les biologies de síntesi i de sistemes com les grans protagonistes de les Ciències de la Vida

La capacitat de manipular la vida, en el sentit més biològic del terme, sembla restringida a la imaginació. Almenys en teoria. L'enginyeria genètica, juntament amb totes les disciplines que la complementen o sobre les quals té aplicació, apunta cap a una cosa així com un 'lego' vivent per a la construcció del qual no s'estan escatimant esforços econòmics. Segons informes recents, és cap aquí on es dirigeix el futur.

Xavier Pujol Gebellí | 22 d'abril de 2010

Fotografia: Luis Pérez

Christian de Duve, un dels grans premis Nobel que ha donat la Biologia, descriu les seves recerques sobre l'origen de la vida com el descens a un avenç de dimensions desconegudes. "Tot era nou i necessitàvem un enorme esforç d'interpretació", declarava al diari El País en una entrevista concedida a aquest periodista fa uns anys. De Duve es referia als temps en què el sol fet de situar el microscopi en posició donava com a resultat el descobriment d'orgànuls i sistemes cel·lulars que abans no havien estat ni vistos ni interpretats correctament. Però quan es va arribar als detalls íntims, els caracteritzats per la genètica i les rutes bioquímiques, el recurs a la imaginació es va truncar. Naixia la hiperespecialització i la desconnexió entre disciplines semblants. Per això una personalitat de la talla de Robert Huber (un altre dels grans premis Nobel, en aquest cas per les seves aportacions en el coneixement de la fotosíntesi) va proclamar: "Necessitem noves idees per construir nova ciència".

Les biologies de síntesi i de sistemes es postulen ara com artífexs d'aquesta "nova ciència". En un crític comentari publicat el passat mes de març a la revista Nature, Roberta Kwok passava revista a les grans promeses que ofereix la "manipulació de la vida", alhora que exposava les seves també enormes dificultats. Comprendre la naturalesa d'una cèl·lula, les seves parts i les seves interconnexions, i aconseguir dirigir-la a voluntat, n’és una. Fer el mateix amb òrgans i teixits seria l'altre extrem d'una cadena en la qual el coneixement bàsic deriva en aplicació fonamental. Tant com dissenyar vida artificial o donar forma, per fi, a l'ésser humà biònic en tota l'extensió de la paraula.

Rob Carlson: "La complexitat creix amb cada pas que donem""Ens trobem encara com en l'època dels germans Wright [creadors del primer avió del qual hi ha registre], posant peces de paper i fusta", assenyalava en aquest mateix article Luis Serrano, del Centre de Regulació Genòmica, considerat un dels abanderats europeus de les noves biologia. En opinió de Serrano, hi ha molt camí recorregut en la conceptualització de la biologia sintètica i la biologia de sistemes, però el territori encara "no es troba madur". Probablement, com diu Rob Carlson, de la companyia Biodesic, de Washington (Estats Units), això és així perquè avançar és terriblement complicat. "La complexitat creix amb cada pas que donem", assenyala lacònicament.

La imaginació, en qualsevol cas, no sembla en efecte que sigui el factor limitant, sinó la gestió de la complexitat. Les cèl·lules no són ens individuals, sinó que es comporten en societat formant òrgans i teixits. I aquests no funcionen per ells mateixos, sinó que reben múltiples senyals elèctriques o bioquímiques que determinen el seu funcionament. A mesura que s'escala, que es passa d'un estadi a un altre (del cel·lular a l'histològic, per exemple), el grau de complexitat s'incrementa en diversos ordres de magnitud. Encara no hi ha lleis matemàtiques que governin aquesta complexitat (una cosa que comença a fer-se en ecologia, però mínimament) ni prou informació com per connectar amb precisió totes les parts.

Les parts i el tot

Com si d'un lego es tractés, cal posar la “peça” (en aquest cas una cèl·lula), donar-li la funció requerida i connectar-la amb la seva veïna. D'aquestes connexions n’ha de sorgir un sistema mínim que consideri totes les variables en forma de conjunt de circuits bioquímics, elèctrics i d'entorns, a més del comportament de gens i de la seva expressió, les proteïnes.

Dissenyar vida artificial, o construir la cèl·lula mínima, seria conceptualment el primer pas d'aquest sofisticat procés d'enginyeria. Serrano, que dirigeix, entre altres, el projecte CellDoctor, aclareix: "Ens trobem en els fonaments". Enginyeria genètica, bioinformàtica, genòmica, proteòmica i, en general, totes les ‘òmiques’, estan implicades en aquest procés.

De la comprensió de la cèl·lula individual i del seu comportament en forma de sistemes estan emergint noves branques o reconfigurant-se d'altres que es trobaven, si no en un carreró sense sortida, sí en un cert estancament. Aquest seria el cas de les tècniques de bioremediació, que estan mostrant nova empenta, o possibles aplicacions en forma de bioenergia. La recerca de solucions a la crisi de l'actual model energètic està promovent una infinitat de recerques que persegueixen obtenir combustible a partir de la capacitat digestiva dels bacteris, per exemple.

Amb tot, el paquet d'aplicacions que crida més l'atenció és el que té a veure amb la modificació de genomes i el seu eventual ús en medicina predictiva i personalitzada. La teràpia gènica, durant molts anys encallada per motius de seguretat o de manca d'eficàcia, podria ser una de les grans beneficiàries del canvi. Al costat d'aquesta tècnica, la comprensió dels metagenomes (com el de l'intestí, un dels de major complexitat alhora que de major interès per les seves implicacions en la salut) són avui promeses que es reprenen en forma de grans projectes amb implicació molt més multidisciplinar i àmplia que la que va marcar el camí a De Duve. És el camí, com es reconeix en un editorial recent de Nature, que hauria de donar resposta a la demanda de nova ciència proclamada per Huber.

BIOLOGIA (GAIREBÉ) DE CIÈNCIA FICCIÓ Encara que els conceptes van sorgir abans, no va ser fins ben entrada la dècada dels 80 quan la bioenginyeria, tal com la coneixem avui, i la biònica van començar a prendre cos. Ambdues disciplines, com la coetània teràpia gènica, van iniciar poc després un progressiu declivi marcat per estrepitosos fracassos, manca de resultats i algun que altre escàndol. Però els fonaments van quedar assentats.

Després de la seva particular travessia del desert, i de la mà de les noves biologies, ambdues disciplines viuen ara el seu renéixer, encara que enfocades a nous objectius. De la bioenginyeria s'espera que es donin passos ferms en el territori de l'organogènesi, un camp interromput fa almenys deu anys però que ara ha reprès el seu camí gràcies al potencial de les cèl·lules mare IPS. La reconstrucció de teixits i d'òrgans continua sent la seva finalitat.

En el cas de la biònica, l'ús de nous materials (molt més biocompatibles que els existents fins ara), juntament amb els avenços en microelectrònica, informàtica i intel·ligència artificial, porta un temps obrint-se camí. Avui ja no és impensable recuperar un membre amputat o la mobilitat en una persona amb tetraplegia. La ficció està deixant pas a la ciència.

Tòpics de l'article