Un grupo de científicos logra que la ‘Escherichia coli’ degrade nanoplásticos sin introducir genes externos. La técnica GenRewire reprograma las propias proteínas bacterianas gracias a la combinación de IA y supercomputación.
Equipos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y del Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) han desarrollado una técnica que permite reprogramar genéticamente bacterias sin necesidad de añadir genes externos. Así, han logran que especies que no degradan plásticos, como Escherichia coli, adquieran esta capacidad.
La técnica, denominada GenRewire, permite reorientar las funciones presentes en el genoma de las proteínas para que desarrollen nuevas capacidades sin comprometer su funcionamiento natural.
Frente a las técnicas tradicionales de ingeniería genética, que dependen de la introducción de ADN ajeno, el estudio publicado en la revista Trends in Biotechnology plantea un cambio de paradigma.
Con la nueva técnica no necesitamos alterar el equilibrio genético de la célula con elementos externos
“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 (ICP-CSIC) y coordinador del estudio.
Para validar esta tecnología, los científicos han aplicado este método para dotar a la bacteria Escherichia coli de la capacidad de degradar partículas de plástico PET (tereftalato de polietileno) de tamaño nanométrico.
Se trata de nanoplásticos omnipresentes en nuestra vida cotidiana, utilizados en la fabricación de envases o en la industria textil, que se han convertido en contaminantes con un alto impacto en el medioambiente y en la salud.
Nuestro enfoque es único porque combina inteligencia artificial, simulación por supercomputación y edición genética precisa
Este logro se ha conseguido mediante la reprogramación de dos proteínas de la bacteria, sin necesidad de insertar genes externos. “Nuestro enfoque es único porque combina inteligencia artificial, simulación por supercomputación y edición genética precisa para incorporar nuevas actividades en proteínas naturales”, afirma Víctor Guallar, investigador del BSC y coordinador del estudio.
Las proteínas modificadas sustituyen a las originales en el genoma, lo que permite a la célula mantener su equilibrio biológico.
Además, la técnica GenRewire destaca por su funcionamiento sencillo: consiste en analizar en un supercomputador las proteínas codificadas por un genoma y, posteriormente, reprogramarlas mediante herramientas computacionales para que realicen una función deseada.
Reprogramamos la bacteria virtual en tan solo tres o cuatro semanas gracias a los recientes avances en métodos estructurales de IA
“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.
En biotecnología es muy común la utilización de ingeniería genética para dotar a las bacterias de habilidades que les permita, por ejemplo, producir sustancias de interés industrial o médico, o degradar contaminantes ambientales.
Sin embargo, hasta ahora, la alteración de las funciones celulares bacterianas se conseguía introduciendo material genético ajeno en las células a través de diferentes técnicas y elementos, como los plásmidos, unas pequeñas moléculas de ADN extracromosómico capaces de moverse de una bacteria a otra.
GenRewire consigue el mismo resultado sin ADN introducido y “así se evitan problemas como que las bacterias crezcan peor o que el sistema sea poco estable”, explican Paula Vidal y Laura Fernández, investigadoras del CSIC en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica y también primeras autoras del estudio.
Este método reduce el riesgo de rechazo por parte del sistema inmunológico
“Hemos demostrado que es posible rediseñar bacterias desde dentro, sin alterar su naturaleza con elementos externos. Esta tecnología puede complementar la ingeniería metabólica clásica, haciendo que bacterias como Escherichia coli degraden plástico y transformen sus residuos en productos valiosos”, añaden.
Según los investigadores, este método podrá aplicarse a otros organismos y convertirse en una herramienta clave en reprogramación de genomas. “Aplicado por ejemplo al genoma humano o a cultivos no solo reduce el riesgo de rechazo por parte del sistema inmunológico, sino que también ayuda a superar las barreras legales y éticas que suelen plantearse al usar ADN ajeno”, concluyen.
Paula Vidal, Joan Giménez-Dejoz, Laura Fernández-López, Sonia Romero, Seyed Amirabbas Nazemi et. al. ”Computationally guided genome rewiring of Escherichia coli and its application for nanopolyethylene terephthalate (PET) biodegradation and upcycling”. Trends in Biotechnology (2025)
Una mutación en las células beta pancreáticas genera una cadena de fallos en la producción de insulina, lo que favorece la hiperglucemia crónica. Los hallazgos proponen nuevas vías terapéuticas para esta condición metabólica.
Un estudio revela que, tras una compresión física, estas células responden con un pico energético que les permite reparar daños en el ADN y garantizar su supervivencia en espacios densos o estrechos del cuerpo humano. La investigación ofrece una vía para inmovilizarlas antes de que se expandan.
