Las bacterias ahora son fotógrafas

Una nueva herramienta de biología sintética crea «bacteriografías», fotografías producidas por bacterias. El enfoque desarrollado en la Universidad de Friburgo emplea optogenética, una técnica que utiliza la luz para «alimentar» a las bacterias y producir reacciones mediante el control de determinados genes. Los científicos produjeron imágenes creadas a partir de cultivos bacterianos, concretamente un cartel de la película «Blade Runner» (1982).

Los científicos han logrado controlar la expresión de un gen específico en la bacteria E. coli, aplicando luz sobre un elemento que modifica la red genética encargada de regular el metabolismo del azúcar arabinosa en las bacterias. Por un lado, esto hace posible producir proteínas de forma selectiva y analizar los procesos de señalización en las bacterias, según indica una nota de prensa.

Pero al mismo tiempo, los responsables del nuevo estudio demostraron la eficacia de su técnica optogenética creando «bacteriografías»: imágenes producidas gracias a la actividad de los cultivos bacterianos. Todo nace a partir de una proteína sensible a la luz, que al ser estimulada se une a una secuencia específica del ADN y controla si la maquinaria celular recibirá o no las instrucciones genéticas correspondientes.

Bacterias, genes y fotos

Mediante la nueva técnica, los científicos fueron capaces de controlar la expresión genética que codifica una proteína fluorescente y de producir las imágenes. Eligieron un cartel promocional de la película «Blade Runner» (1982), dirigida por Ridley Scott e inspirada en la novela corta «¿Sueñan los androides con ovejas eléctricas?», de Philip K. Dick. La investigación ha sido recientemente publicada en la revista Nature Chemical Biology.

¿Cómo lograron una reproducción tan fiel de la imagen original? El proceso optogenético se lleva adelante utilizando una especie de «máscara» que se coloca pegada a la tapa de las placas de Petri que contienen los cultivos bacterianos, en este caso de Escherichia coli. Aplicando luz sobre la máscara utilizada como filtro, se logra que las bacterias produzcan fluorescencia en el punto en el cual fueron iluminadas.

Posteriormente, las fotografías son creadas bajo un microscopio de fluorescencia, como sucedió con el cartel del film elegido como ejemplo. Vale destacar que las aplicaciones de esta nueva técnica son múltiples, más allá de las «bacteriografías». En otro experimento, los investigadores pudieron regular genes para lograr que las células de E. coli cambien de tamaño y de forma. Los especialistas destacaron que las variaciones pueden revertirse: después de cuatro horas sin estimulación lumínica, las células regresaron a su estado original.

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Diversidad de aplicaciones

De esta manera, el sistema creado puede utilizarse para analizar e intervenir muchos otros genes, que no estén relacionados con la bacteria empleada en esta investigación. A través de la optogenética, los científicos pueden modificar eventos específicos en ciertas células de tejidos vivos, incluso de mamíferos y de otros animales. Integrando métodos genéticos y ópticos, llevan a cabo las modificaciones buscadas pero con la precisión necesaria para no alterar el funcionamiento de los sistemas biológicos.

Un campo en el cual la optogenética está concretando un fuerte impacto es la neurociencia: se utiliza para «encender» y «apagar» neuronas, con el propósito de comprender los mecanismos cerebrales en profundidad. Otro sector al que está influyendo fuertemente es la biotecnología, entre muchas otras áreas de aplicación.

Referencia

Engineering AraC to make it responsive to light instead of arabinose. Romano, E., Baumschlager, A, Akmeric, E., Palanisamy, N., Houmani, M., Schmidt, G., Öztürk, M.A., Ernst, L., Khammash and M., Di Ventura, B. Nature Chemical Biology (2021).DOI:https://doi.org/10.1038/s41589-021-00787-6

Foto:

Esta «bacteriografía» del cartel de la película «Blade Runner» (1982) demuestra la eficacia de la nueva herramienta optogenética desarrolla por los investigadores. Crédito: Universität Freiburg / Barbara Di Ventura. En base al original de Warner Bros. Pictures.