Un grupo de investigadores modifican la bacteria Escherichia coli con IA y supercomputación para que degrade nanoplásticos sin introducir genes externos.
Por: Laura Guio
Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y del Barcelona Supercomputing Center han desarrollado GenRewire, una innovadora técnica que permite reprogramar genéticamente bacterias sin necesidad de añadir genes externos.
Este avance ha logrado que especies como Escherichia coli, que naturalmente no degradan plásticos, adquieran esta capacidad de forma segura y estable.
Un cambio de paradigma en ingeniería genética
La técnica GenRewire representa un cambio fundamental respecto a los métodos tradicionales de ingeniería genética, que dependen de la introducción de ADN externo en las células bacterianas.
"Nuestro método parte de una idea sencilla: si las proteínas nativas pueden ser rediseñadas computacionalmente para hacer algo nuevo, no necesitamos alterar el equilibrio genético de la célula con elementos externos", explica Manuel Ferrer, investigador del CSIC en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica y coordinador del estudio publicado en la revista Trends in Biotechnology.
La inteligencia artificial aceleró el procesoEl enfoque combina tres elementos clave: inteligencia artificial, simulación por supercomputación y edición genética precisa.
Esta combinación permite analizar las proteínas codificadas por un genoma y reprogramarlas para que realicen funciones específicas deseadas.
"Reprogramamos la bacteria virtual en tan solo tres o cuatro semanas, gracias a los recientes avances en métodos estructurales de IA, en nuestros algoritmos de simulación mecánica y al poder de supercomputación del MareNostrum 5", afirma Joan Giménez, investigador del BSC y uno de los primeros autores del estudio.
Para validar la tecnología, los científicos aplicaron GenRewire para dotar a E. coli de la capacidad de degradar partículas nanométricas de plástico PET (tereftalato de polietileno). Estos nanoplásticos, omnipresentes en envases y textiles, se han convertido en contaminantes de alto impacto ambiental y sanitario.
El logro se consiguió reprogramando únicamente dos proteínas de la bacteria, que sustituyen a las originales en el genoma permitiendo mantener el equilibrio biológico celular.
Ventajas sobre métodos tradicionalesLas investigadoras Paula Vidal y Laura Fernández, del CSIC, destacan que este método evita problemas comunes de la ingeniería genética tradicional: "Así se evitan problemas como que las bacterias crezcan peor o que el sistema sea poco estable".
Víctor Guallar, investigador del BSC y coordinador del estudio, subraya la singularidad del enfoque: "Es único porque combina inteligencia artificial, simulación por supercomputación y edición genética precisa para incorporar nuevas actividades en proteínas naturales".
Futuras aplicaciones y beneficiosLos investigadores consideran que GenRewire podrá aplicarse a otros organismos y convertirse en una herramienta clave en la reprogramación de genomas. Las aplicaciones potenciales incluyen:
Producción de sustancias de interés industrial o médico
Degradación de contaminantes ambientales
Transformación de residuos plásticos en productos valiosos
Aplicaciones en genoma humano y cultivos agrícolas
Esta tecnología abre nuevas posibilidades para hacer que microorganismos como E. coli no solo degraden plástico, sino que transformen sus residuos en productos de valor comercial.