10.11.2020 - 05:00
Encara que la història de la biologia sintètica que coneixem es remunta molt de temps arrere, el naixement de la seua versió contemporània es pot situar clarament en l’Institut Tecnològic de Massachussetts (MIT, en les seues sigles en anglès) al començament dels anys 2000. En aquella època, Tom Knight, un professor d’intel·ligència artificial en el Departament de Ciències de la Computació del MIT, va començar a formalitzar la idea d’abordar els sistemes biològics utilitzant com a marc interpretatiu tota l’artilleria conceptual de l’enginyeria elèctrica, industrial i computacional. Per a això, calia adaptar a les entitats vives les abstraccions fonamentals dels enginyers quan analitzen i dissenyen objectes amb diferents graus de complexitat. D’aquesta manera, el conegut com a dogma central de la biologia molecular se substitueix per un marc interpretatiu altament abstracte en el qual les parts biològiques donen lloc als dispositius i aquests als mòduls i sistemes. I el context evolutiu per a explicar l’origen de les funcions biològiques s’aparca per a posar tot l’èmfasi en la lògica relacional que fa que els sistemes vius funcionen ací i ara (De Lorenzo, 2018).
Aquesta «opció hermenèutica» permet una visió dels sistemes vius compatible però molt diferent de la de la biologia molecular. Mentre que aquesta –fundada per científics atòmics de la postguerra mundial– va promoure una visió de les entitats biològiques a través dels ulls de la física, la biologia sintètica ambiciona reinterpretar-les a través de l’enginyeria (Andrianantoandro, Basu, Karig i Weiss, 2006). Un efecte col·lateral d’aquest nou punt de vista és que, a diferència de la biologia molecular, l’agenda de la biologia sintètica no té a veure només amb la comprensió dels objectes biològics existents, sinó també amb la seua modificació racional per a donar lloc a propietats i funcionalitats noves, en alguns casos, d’alt valor econòmic. En realitat, un dels grans horitzons de la biologia sintètica és fer rigorosament real la paraula enginyeria, que de manera metafòrica es va associar a genètica durant la revolució del DNA recombinant a la fi dels anys setanta del passat segle. Per contra, el discurs fundacional de la biologia sintètica declara que és possible passar de l’analogia a la metodologia i del bricolatge genètic de prova i error al plantejament racional de sistemes vius complexos, tal com un enginyer fa amb els seus dissenys tècnics (De Lorenzo, 2018; Endy, 2005). Per a això, primer cal desconstruir els sistemes biològics existents en un catàleg de parts que, una vegada estandarditzades, poden reconnectar-se amb una lògica predeterminada per a generar funcionalitats noves.
Del reeiximent d’aquest escenari dona compte l’extraordinari èxit de l’anomenat Repositori de Parts Biològiques Estandarditzades inicialment creat i depositat en el MIT i que va créixer en paral·lel a la competició internacional de màquines genètiques o iGEM, també promoguda en el seu moment pels teòrics de la biologia sintètica en la mateixa institució (Galdzicki, Rodriguez, Chandran, Sauro i Gennari, 2011). Aquesta competició, que arriba fins al dia d’avui, ha estat fonamental per a propagar la idea de la biologia-com-a-enginyeria a través de nombroses universitats a tot el món i ha estat en si mateixa un immens experiment educacional que ha iniciat diverses generacions de joves en els conceptes fonamentals de la biologia sintètica.
Però retrocedim un moment al principi. En què es basava l’optimisme manifestat en els començaments per Tom Knight i els seus col·legues del MIT? En els anys previs a la conceptualització de la biologia sintètica, van aparèixer tres articles que molts consideren fundacionals del camp, encara que en cap dels casos així s’expresse explícitament en el text de les publicacions corresponents. Un va ser la descripció l’any 2000 pel grup de M. Elowitz de l’anomenat repressilador: un circuit genètic entre tres repressors transcripcionals mútuament inhibidors que en certes condicions donen lloc a l’expressió cíclica d’un gen reporter (que, en aquest cas, codificava una proteïna fluorescent), que actua com a indicador visual del funcionament del sistema (Elowitz i Leibler, 2000). L’angle revolucionari d’aquest treball era que aquest comportament estava dissenyat racionalment amb principis d’enginyeria i amb una configuració totalment artificial (no hi ha casos similars en el món natural). Encara així, el comportament responia fidelment a un model matemàtic simulable en un ordinador.
El segon article fundacional va ser publicat pel grup de J. Collins en el mateix any i descrivia el disseny i funcionament d’un interruptor genètic (toggle switch), assemblat amb dues de les parts biològiques (els repressors transcripcionals) utilitzades en el cas anterior (Gardner, Cantor i Collins, 2000). Però, en aquest cas, cablades d’una manera molt diferent i que donava lloc a l’expressió estable de dos gens alternatius. De nou, el sistema in vivo obeïa escrupolosament les regles imposades pel seu dissenyador humà i responia al model predictiu. En una tercera publicació en l’any 2000 del laboratori de L. Serrano, es descrivien circuits genètics simples en els quals s’introduïen de manera racional llaços de retroalimentació negatius que donaven estabilitat al sistema (Becskei i Serrano, 2000). En cadascun dels tres casos el missatge era el següent: es poden aplicar principis d’enginyeria als sistemes vius, tant per a entendre com funcionen com per a fer que funcionen predictiblement d’una altra manera. L’impacte conceptual d’aquestes publicacions va ser enorme. I després de la corresponent formulació de la disciplina en el MIT per Knight i els seus col·laboradors Drew Endy (Endy, 2005) i Ron Weiss (Andrianantoandro et al., 2006) podem dir que la biologia sintètica havia nascut.
Llig l’article complet en la web de Mètode.
