Thursday, January 01, 2009

SYNTHETIC BIOLOGY


All remind Francis Collins, head of an American academic centers consortium, announcing the 2003 to have completed the first Haploid Human Genome (from alone one parent). Soon after, the scientific community, found out that another consortium (Celera), had also completed a Human Genome under the direction of a rebel without cause, disobedient and terrible boy: Craig Venter. But, Venter had deciphered a diploid genome (of 2 parents), completing it in half of years employed by Collins, using multigene identifying technics (shotgun sequencing) and machines designed by him. From then on, his reference diploid genome is the standard of gold. Later, while Collins received the Prize Nobel of Medicine for his effort, Venter was fired from Celera, for problems of patents (before, he was fired from INH/USA). Being Collins retired to be devoted to smaller academic activities, Venter created his own private institute for "to continue investigations of more reach."

All this history can be watched in Youtube. Yesterday we saw all Venter’s conferences -especially, the TED-. That of Human Genome/2003 showed a winner and aggressive Venter. Those of the 2005-2006: creation of the first synthetic organism and first chromosome, marine expeditions in search of microbial diversity, showed a more calmed Venter. In the last one -TED 2007- in which he speaks of transplants of whole genomes and of his great ambition: generation of industrial quantities of coal, methanol, hydrogen (using designed bugs), Venter look self-confident, although always defiant his irreverent, iconoclasts and young interviewers. A delight to listen to this colossus. Perhaps he will never receive the prize Nobel, for his character. An irony, because A. Nobel didn't institute the prize for such human characteristics, but for scientific contributions that are abundant in the case of Venter, formulated from a watchtower and always touching the frontiers of the knowledge.

1) Under the muscle of Venter, synthetic biology hope today, to create life starting from inert chemistry and transform cells into minifactories. In TED, Venter admits that synthesis of neo-bugs is carried out creating microorganisms with minimal genomes (1995/M. gennitalium :517 genes), with ulterior digitizing of these genes. Thanks to it, Venter and others have stored 20 million genes in PCs. With single thousands of them neobiólogists –create of novo- artificial genomes that begin to alter the 3 natural branches of life and also the evolution. At the beginning, the transfers involved unique genes. Today genomes are disassembled and genetic modules are reused, being even designed enlarged genetic codes (Sven Panke). Ribosomes are also manufactured (producers of proteins) and cellular membranes able to filter elementary substances. 2) Some biologists think that 150 genes are enough so that a neoorganism can be self-reproduced, independently. In 2005, Jeffery's K. reconstructed 13 500 pair of bases of the virus of the influenza of 1918 and today it is tried to reconstruct the DNA of the bacteria E. Coli (4,6 millions of pairs of bases), a true biomáchine.

3) Synthetic biology struggles to synthesize superbugs able to produce energy like oil, without contamination. The company Amyris, works with mushrooms producing Bioetanol for conventional motors. George Church, attempts that E. coli produce Biosprit starting from fatty acids. Other companies produce Bioetanol, using mushrooms, corn or cane of sugar. 4) Venter hopes future genetic engineering charge in to computers the task to carry out selection of genes and design of different genomes of bacterias with specifications and wanted qualities. 5) Nediljko Budisa of Max-Planck-Institut wants to create organisms with changed genetic codes, being ideal for these cases the creation of synthetic organisms with minimal genomes. Another goal is to extend the transplantation of whole genomes. 6) Venter hopes to create medications of long duration in the human body, neovaccines and a new chemistry of life with capacity to reorienting human evolution. When explaining this, Venter meditates about implications of Deinoccocus radiodurans, a microorganism that in external space disappear at all, to effect of radiation (giving the impression of not existence of life). Amazingly, 24 hs later the bug is reconstructed alone and ad integrum 7) Some critics fear that synthetic biology, can facilitate the emergency of new biological weapons. Venter said that such weapons are already here (growing cases of drug-resistant tuberculosis and HIV). On the other side, new cases generated by synthetic biology would be easier of managing as long as its genesis is known. 7) Finally synthetic biology must answer question such as this : How much will differ the life from these designed bugs from conventional bugs and from machines?.

BIOLOGIA SINTETICA

Todos recuerdan a Francis Collins, cabeza de un consorcio americano de centros académicos, anunciando el 2003, haber completado el primer Genoma Haploide Humano (de solo uno de los padres). Poco después, la comunidad científica, se enteraría que otro consorcio privado (Celera), también había completado un Genoma Humano, bajo la dirección de un rebelde sin causa, muchacho desobediente y terrible: Craig Venter. Solo que Venter había descifrado un genoma diploide (de los 2 padres), completándolo en la mitad de años empleados por Collins, usando técnicas identificadoras multigenes (shotgun sequencing), con maquinas diseñadas por él. Desde entonces su genoma diploide es el standard de oro, referencial. Poco después, mientras Collins recibia el Premio Nobel de Medicina por su esfuerzo, Venter era despedido de Celera, por problemas con las patentes (antes, había sido también despedido de los I.S N. de Salud/USA). Y, mientras Collins se retiraba consagrándose a actividades académicas de menor tenor, Venter creaba su propio instituto privado “para continuar investigaciones de más alcance”.

Parte de esta historia puede ser vista en Youtube. Ayer vimos todas las conferencias de Venter -sobre todo las TED-. La del Genoma Humano/2003, mostraba a un Venter, agresivo, ganador. Las del 2005-2006/creación del primer organismo sintético y primer cromosoma artificial y las expediciones marinas en busca de diversidad microbiana, lo muestran más reposado. En el último -TED 2007- en los que habla de trasplantes de genomas enteros y de su gran ambición: generación de cantidades industriales de carbón, metanol, hidrógeno (usando bacterias a diseño), se muestra seguro de si mismo, aunque siempre desafiando a sus atrevidos, iconoclastas y jóvenes entrevistadores. Un deleite escuchar a este coloso. Quizá nunca le den el premio Nobel, por su carácter. Una ironía, porque A. Nobel no instituyó el premio por estas características humanas, sino por contribuciones científicas relevantes, que en el caso de Venter, son formuladas desde atalayas inalcanzables, rozando siempre las fronteras del conocimiento.

1) Bajo el músculo de Venter, la biología sintético lucha hoy, por crear vida a partir de química inerte y transformar células en minifactorias. En TED, Venter admite que la síntesis de neo-organismos se ejecuta creando microorganismos con genomas mínimos (1995/M. gennitalium :517 genes), con digitalización ulterior de estos genes. Merced a este proceso, Venter y otros tienen almacenados en PCs, 20 millones de genes. Con solo miles de ellos los neobiólogos -crean de novo- genomas artificiales que empiezan a alterar las 3 ramas naturales de la vida y la misma evolución. Al principio, las transferencias involucraban genes únicos. Hoy se desmontan y reusan módulos genéticos, diseñándose después, incluso códigos genéticos ampliados, (Sven Panke). También se manufacturan ribosomas (fabricas de proteínas) y membranas celulares capaces de filtrar substancias elementales. 2) algunos biólogos piensan que 150 genes son suficientes para que un neoorganismo se autoreproduzca, independientemente. En el 2005, K. Jeffery reconstruyó 13 500 pares de bases del virus de la influenza de 1918 y hoy se intenta reconstruir el ADN de la bacteria E. coli (4,6 millones de pares de bases), una verdadera biomáquina.

3) La biología sintética también se esfuerza por sintetizar supermicrobios capaces de producir energía simil al petróleo, sin contaminación. La compañía Amyris, emplea hongos para producir Bioetanol, para motores convencionales. George Church, se esfuerza para que E. coli genere Biosprit, a partir de ácidos grasos. Otras compañías producen Bioetanol, empleando hongos, maíz o caña de azúcar. 4) Venter espera que la ingeniería genética del futuro encargue a las computadoras la tarea de selección de genes y diseño de genomas de diferentes bacterias con especificaciones y calidades ansiadas. 5) Nediljko Budisa del Max-Planck-Institut anhela crear organismos con códigos genéticos cambiados, siendo ideal para estos casos la creación de organismos sintéticos con genomas mínimos. Otra meta es perfeccionar los transplantes de genomas enteros. 6) Venter espera crear medicamentos de larga vida media en el cuerpo humano, neovacunas y una nueva química de la vida con capacidad de reorientar la evolución humana. Al explicar que no sabemos todo sobre la emergencia de la vida, Venter medita las implicancias de Deinoccocus radiodurans, un microrganismo que en el espacio exterior se volatiliza totalmente a efectos de la radiación (dando la impresión de no existencia de vida), para 24 hs después autoreconstruirse ad integrum, inexplicablemente. 7) Algunos críticos temen la emergencia de nuevas armas biológicas. Venter responde que tales armas ya están aquí (casos crecientes de tuberculosis y VIH, drogo-resistentes). No obstante, los nuevos casos generados por la biología sintética serían más fáciles de tratar en tanto su génesis es conocida. 7) Finalmente la biología sintética se autopregunta: ¿en cuanto diferirá la vida de estos microrganismos a diseño, de los convencionales y de las maquinas?.

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