Se financiará una nueva organización de biotecnología de Seattle con una suma de 75 millones de dólares para investigar “máquinas de escribir de ADN”, células de autocontrol que podrían alterar nuestra comprensión de la biología. La colaboración entre la Universidad de Washington, la Iniciativa Chan-Zuckerberg y el Instituto Allen ya está en marcha.
La iniciativa conjunta, denominada Seattle Hub for Synthetic Biology, combinará la experiencia de los dos equipos de investigación bien financiados con la de UW Medicine, trabajando en lo que Jay Shendure, líder científico del proyecto de la UW, llamó “un nuevo modelo de colaboración”. «
El Hub (que no debe confundirse con el HUB, o Husky Union Building, en el campus de la Universidad de Washington) tiene como objetivo lograr un equilibrio entre un enfoque académico intelectual desinteresado y un enfoque comercial centrado en el desarrollo. Los 75 millones de dólares financiarán la organización durante cinco años, con la opción de renovarlos luego.
«No existe una hoja de ruta estricta y no pretendemos crear una empresa de mil millones de dólares al final de esto», me dijo Shendure en una entrevista. “Lo que nos esforzamos por hacer no garantiza de ninguna manera el éxito, y no sería tan emocionante si lo fuera. Pero vemos un camino plausible y espero que al cabo de cinco años no seamos los únicos que utilicemos esta tecnología”.
La tecnología en cuestión es conceptualmente, si no realmente, similar a un «reloj inteligente para células». Pero a pesar de la ilustración, no imagines un glóbulo rojo usando un Apple Watch. En todo caso, deberías imaginártelo escribiendo un diario.
Créditos de imagen: Centro de Seattle para biología sintética
«La biología ocurre fuera de la vista y con el tiempo», explicó Shendure. “Piense en cómo medimos las cosas en los sistemas biológicos en general. Con microscopía o incluso con el ojo desnudo, estás mirando el sistema, pero estás limitado en lo que puedes ver. Incluso si abrimos el tejido, podemos medir el genoma y el proteoma, pero estamos viendo un momento particular en el tiempo. Si queremos observar todas las cosas que experimenta una célula a lo largo del tiempo, eso es algo que no podemos ver”.
Hay mucha investigación sobre el monitoreo de una sola célula mediante varios métodos, pero la mayoría implica sacar la célula del sistema o usar algo invasivo, como un microelectrodo que perfora sus paredes. Pero las células en realidad tienen un mecanismo de registro integrado: el ADN. Investigaciones recientes han demostrado que es posible utilizar el ADN y su arquitectura microbiológica como medio de almacenamiento de información arbitraria.
“El genoma es esencialmente una entidad digital, con A, G, T, C en lugar de 1 y 0. Esto es útil porque podemos escribir en él de forma muy análoga a una máquina de escribir, y podemos aprovechar esto, en principio, para registrar información a lo largo del tiempo”, dijo Shendure.
“En principio” es otra forma de decir “aún no lo hemos hecho”, por supuesto, pero no es ninguna fantasía. Simplemente necesita más trabajo, y eso es lo que el Seattle Hub pretende lograr.
En este momento, la tecnología es tosca pero prometedora, continuó. “La primera versión era como un mono frente a una máquina de escribir, pulsando teclas al azar. Ahora podemos hacer que ciertas claves sean biológicamente condicionales. Y tal vez el mono sepa cuatro letras ahora mismo, pero en principio ese vocabulario podría ser mil”.
Existe nuevamente el “en principio”, pero el éxito inicial del sistema sugiere que se trata de una cuestión de investigación e ingeniería: trabajo duro, sin esperanza de lograr un gran avance. Incluso si una célula sólo pudiera «escribir» algo cuando ocurren unas cuantas condiciones, como niveles elevados de esta molécula o escasez de esa, eso es potencialmente una herramienta transformadora para la biología en general.
Un uso temprano del sistema permitió a los investigadores encontrar linajes exactos para células individuales, como se muestra aquí. Créditos de imagen: Centro de Seattle para biología sintética
Ayuda que las herramientas que se utilizan sean fundamentalmente tan confiables como parecen, ya que han sido probadas en la naturaleza durante varios miles de millones de años.
“Lo bueno de hacerlo con ADN no es solo que tenemos algo en lo que escribir, sino que los registros que escribes se transmiten fielmente a la siguiente generación de células. Y los dispositivos, sensores, escritores, todos los componentes que necesitamos para nuestro sistema también pueden reproducirse en el ADN, y la célula los construirá por nosotros”, dijo Shendure.
En general, también es un excelente caso de prueba para un proyecto cruzado de múltiples instituciones y múltiples disciplinas. El grupo Allen de organizaciones de investigación, la Universidad de Washington y muchos proyectos y organizaciones respaldados por CZI están trabajando en diferentes aspectos del mismo problema general: una mejor comprensión de la biología utilizando herramientas digitales como la inteligencia artificial y datos y computación a gran escala.
Los científicos e ingenieros de cada uno ya están ocupando las oficinas de cada uno en Seattle, que a su vez se ha convertido en un centro para la biotecnología y la inteligencia artificial, y pronto se levantará un espacio más formal.
Aunque a la tecnología le queda un largo camino por recorrer, todavía existen objetivos realistas a mediano plazo. Dos de los más destacados son las “células registradoras y los ratones registradores”, es decir, sistemas biológicos funcionales con sistemas de autorregistro, que podemos leer, lo que supone un desafío en sí mismo.
El resultado de estos sistemas y el mecanismo de retroalimentación sobre cómo informan el diseño de las proteínas y la actividad celular o a nivel de sistema también son un lugar donde la IA puede brillar. Como lo expresó el fundador de una startup de biotecnología, esto es como “un lenguaje de programación alienígena” que los modelos de lenguaje son sorprendentemente buenos para decodificar. (Por cierto, Baker Lab de la Universidad de Washington es una autoridad líder en diseño de proteínas y trabajará con el nuevo centro).
Pero por muy prometedores que sean los sistemas de IA, “el campo tiene datos muy limitados”, señaló Shendure. Con la microscopía y los datos genómicos se tiene mucho en algunos aspectos, pero un diario en vivo escrito por una célula sobre su propia actividad sería una mina de oro para procesos biológicos interesantes que ocurren en tiempo real.
Si bien probablemente pasará algún tiempo antes de que hagan anuncios o publicaciones importantes, todas las organizaciones involucradas acordaron que se trataría de una iniciativa abierta y que «los hallazgos del nuevo instituto se compartirán ampliamente con la comunidad científica para impulsar el progreso en los laboratorios de todo el mundo». el mundo.»
Si crean valor al mismo tiempo (y como señaló Shendure, si estás invirtiendo dinero y gente en un campo prometedor como ese, no es improbable), entonces lo considerarán una ventaja.