b'\n_START_ARTICLE_\nBiolog\xc3\xada sint\xc3\xa9tica\n_START_PARAGRAPH_\nLa Biolog\xc3\xada sint\xc3\xa9tica se define como la s\xc3\xadntesis de biomol\xc3\xa9culas o ingenier\xc3\xada de sistemas biol\xc3\xb3gicos con funciones nuevas que no se encuentran en la naturaleza. Se trata de una disciplina que, a diferencia de la biolog\xc3\xada, no se basa en el estudio de los seres vivos, sino que posee como objetivo el dise\xc3\xb1o de sistemas biol\xc3\xb3gicos que no existen en la naturaleza. La  Biolog\xc3\xada sint\xc3\xa9tica busca la creaci\xc3\xb3n de nuevos organismos programables, es decir, la creaci\xc3\xb3n de microorganismos a la carta que se comporten como peque\xc3\xb1os ordenadores.\n_START_SECTION_\nExpansi\xc3\xb3n del c\xc3\xb3digo gen\xc3\xa9tico\n_START_PARAGRAPH_\nEl ADN est\xc3\xa1 compuesto por 4 pares de bases nucleot\xc3\xaddicas: A (adenina), T (timina), C (citosina) y G (guanina). Mediante un proceso denominado "Transcripci\xc3\xb3n" las bases nucleot\xc3\xaddicas del ADN se transforman en ARN, que a su vez est\xc3\xa1 compuesto por A (adenina), C (citosina), G (guanina) y Uracilo]]) en lugar de timina. A continuaci\xc3\xb3n tiene lugar la "Traducci\xc3\xb3n" de ARN a prote\xc3\xadnas. En este proceso, mediante combinaciones de 4 bases nucleot\xc3\xaddicas del ARN se obtienen 64 posibles combinaciones de tres bases llamadas codones, que son espec\xc3\xadficos de un amino\xc3\xa1cido. 61 de estos codones se corresponden con los 20 amino\xc3\xa1cidos naturales, debido a que existen duplicaciones que provocan que m\xc3\xa1s de un cod\xc3\xb3n codifique para un mismo amino\xc3\xa1cido. Los otros 3 codones restantes se denominan codones de terminaci\xc3\xb3n y constituyen se\xc3\xb1ales de terminaci\xc3\xb3n que interrumpen la s\xc3\xadntesis de prote\xc3\xadnas. Los primeros pasos en el dise\xc3\xb1o de nuevas formas de vida consisten en el dise\xc3\xb1o de microorganismos que utilizan un c\xc3\xb3digo gen\xc3\xa9tico diferente al que actualmente emplean todas las formas de vida existentes en la tierra. Mediante la introducci\xc3\xb3n de nuevas unidades sint\xc3\xa9ticas en su ADN, estos organismos poseer\xc3\xadan prote\xc3\xadnas sint\xc3\xa9ticas.\n_START_SECTION_\nCircuitos gen\xc3\xa9ticos\n_START_PARAGRAPH_\nEl circuito gen\xc3\xa9tico consiste en un conjunto de genes que participan en la digesti\xc3\xb3n de la lactosa en la bacteria E. coli. Un gen regulador denominado represor se encuentra normalmente encendido, manteniendo el metabolismo de la digesti\xc3\xb3n de la lactosa inactivo. Cuando la lactosa est\xc3\xa1 presente en el medio, la bacteria apaga el represor._NEWLINE_Los circuitos gen\xc3\xa9ticos formados por genes y sus reguladores se comportan de forma equivalente a circuitos electr\xc3\xb3nicos realizando operaciones Booleanas o l\xc3\xb3gicas._NEWLINE_En concreto, los circuitos gen\xc3\xa9ticos se describen mediante diagramas semejantes a los que se emplean en los circuitos el\xc3\xa9ctricos, con nodos que representan a determinados genes y flechas que indican otros genes a los que regulan los primeros._NEWLINE_La activaci\xc3\xb3n de estos genes oscila entre los estados de encendido y apagado a medida que la se\xc3\xb1al se propaga por el circuito, produciendo a su vez oscilaciones peri\xc3\xb3dicas en la concentraci\xc3\xb3n de las prote\xc3\xadnas que codifican. La arquitectura de estos circuitos es c\xc3\xadclica y en ellos cada gen inhibe al siguiente y es inhibido por el anterior, raz\xc3\xb3n por la cual a este tipo de circuitos se les denomina osciladores.\n_START_SECTION_\nGenoma m\xc3\xadnimo\n_START_PARAGRAPH_\nPara lograr construir microorganismos artificiales es necesario un requisito previo, identificar la configuraci\xc3\xb3n m\xc3\xadnima de genes necesarios para permitir a las c\xc3\xa9lulas artificiales replicarse de manera aut\xc3\xb3noma, es decir, su genoma m\xc3\xadnimo te\xc3\xb3rico. Estos hasta ahora hipot\xc3\xa9ticos microorganismos podr\xc3\xadan derivarse de microorganismos naturales con una m\xc3\xadnima colecci\xc3\xb3n de genes (microorganismos m\xc3\xadnimos) o podr\xc3\xadan ser generados de un modo totalmente sint\xc3\xa9tico usando un grupo de genes esenciales (microorganismos sint\xc3\xa9ticos)._NEWLINE_El proceso necesario para identificar el genoma m\xc3\xadnimo de los microorganismos sint\xc3\xa9ticos se puede realizar por diversos m\xc3\xa9todos, que van desde la identificaci\xc3\xb3n de genes esenciales por mutag\xc3\xa9nesis hasta el an\xc3\xa1lisis de homolog\xc3\xada de secuencias g\xc3\xa9nicas mediante herramientas bioinform\xc3\xa1ticas. Una tercera alternativa consiste en el estudio de sistemas biol\xc3\xb3gicos que, de forma natural, han experimentado una reducci\xc3\xb3n de su material gen\xc3\xa9tico.\n_START_SECTION_\nEvoluci\xc3\xb3n dirigida\n_START_PARAGRAPH_\nEl dise\xc3\xb1o de circuitos gen\xc3\xa9ticos se realizaba en sus comienzos por medio de estrategias combinatorias en las cuales los componentes individuales del circuito se ensamblan in vitro, y posteriormente se introduc\xc3\xadan en una c\xc3\xa9lula para observar su comportamiento._NEWLINE_Un m\xc3\xa9todo alternativo que no necesita de un conocimiento previo acerca de los detalles de la funci\xc3\xb3n del circuito es la evoluci\xc3\xb3n dirigida. Este es un proceso que se aprovecha de la habilidad de las c\xc3\xa9lulas para sobrevivir frente a una presi\xc3\xb3n selectiva. Una de las t\xc3\xa9cnicas que emplea esta estrategia es el denominado \xe2\x80\x9cDNA shuffling\xe2\x80\x9d o \xe2\x80\x9cmolecular breeding\xe2\x80\x9d. El DNA shuffling consiste en la recombinaci\xc3\xb3n de m\xc3\xbaltiples secuencias de ADN para crear librer\xc3\xadas de genes quim\xc3\xa9ricos. Los genes quim\xc3\xa9ricos posteriormente se insertan en vectores de expresi\xc3\xb3n y se transfieren a una c\xc3\xa9lula hu\xc3\xa9sped, con el objetivo de seleccionar aquellas secuencias quim\xc3\xa9ricas que posean las caracter\xc3\xadsticas deseadas. La principal ventaja de esta t\xc3\xa9cnica radica en que permite dise\xc3\xb1ar circuitos complejos que poseen m\xc3\xbaltiples interacciones entre s\xc3\xad. Esta estrategia ha sido empleada en el dise\xc3\xb1o de redes sint\xc3\xa9ticas a partir de mutaciones conocidas, que posteriormente se mejoran mediante evoluci\xc3\xb3n dirigida.\n_START_SECTION_\nIngenier\xc3\xada gen\xc3\xa9tica in silico\n_START_PARAGRAPH_\nHasta la fecha, se ha conseguido dise\xc3\xb1ar circuitos gen\xc3\xa9ticos simples empleando diversas estrategias in vivo tales como la expansi\xc3\xb3n del c\xc3\xb3digo gen\xc3\xa9tico, la evoluci\xc3\xb3n dirigida o la identificaci\xc3\xb3n y s\xc3\xadntesis de genomas m\xc3\xadnimos. Sin embargo, el principal factor limitante de estas estrategias radica en la imposibilidad de predecir el comportamiento de un circuito en su medio natural. La verdadera biolog\xc3\xada sint\xc3\xa9tica tiene como objetivo la construcci\xc3\xb3n de modelos que puedan predecir de forma precisa c\xc3\xb3mo se comportar\xc3\xada este circuito gen\xc3\xa9tico en el interior de las c\xc3\xa9lulas. Las c\xc3\xa9lulas est\xc3\xa1n sujetas a cambios constantes que incluyen estr\xc3\xa9s del medio y mutaciones gen\xc3\xa9ticas que afectan a su habilidad para crecer y propagarse. Las simulaciones realizadas mediante Ingenier\xc3\xada Gen\xc3\xa9tica in silico, deben tener en cuenta este tipo de circunstancias para dotar de realismo a los modelos que se creen. Las simulaciones por ordenador son una herramienta b\xc3\xa1sica de la biolog\xc3\xada sint\xc3\xa9tica, siempre y cuando mantengan los principios de estandarizaci\xc3\xb3n de los componentes del modelo y optimizaci\xc3\xb3n de los circuitos dise\xc3\xb1ados.\n_START_SECTION_\nBiomedicina\n_START_PARAGRAPH_\nLa medicina ser\xc3\xa1 una de las \xc3\xa1reas que m\xc3\xa1s se beneficiar\xc3\xa1 de los avances en esta nueva disciplina, en concreto las \xc3\xa1reas sobre las que tendr\xc3\xa1 una mayor repercusi\xc3\xb3n ser\xc3\xa1n el desarrollo de nuevos f\xc3\xa1rmacos, la terapia g\xc3\xa9nica, la reparaci\xc3\xb3n y ingenier\xc3\xada de tejidos y la reprogramaci\xc3\xb3n celular.\n_START_SECTION_\nF\xc3\xa1rmacos\n_START_PARAGRAPH_\nUn f\xc3\xa1rmaco compuesto por una envuelta sint\xc3\xa9tica que contiene una mol\xc3\xa9cula que al detectar un indicador concreto, activa la liberaci\xc3\xb3n del f\xc3\xa1rmaco. La administraci\xc3\xb3n de este tipo de f\xc3\xa1rmacos ha de ser sencilla y s\xc3\xb3lo debe activarse cuando el paciente desarrolle la enfermedad._NEWLINE__NEWLINE_Un ejemplo de esta tecnolog\xc3\xada puede ser el dise\xc3\xb1o de microorganismos que detecten cambios en la concentraci\xc3\xb3n de hormonas, y como respuesta den lugar a la secreci\xc3\xb3n de compuestos qu\xc3\xadmicos o biol\xc3\xb3gicos. Esta estrategia requiere del desarrollo de materiales de encapsulaci\xc3\xb3n as\xc3\xad como de enzimas que produzcan la liberaci\xc3\xb3n del f\xc3\xa1rmaco.\n_START_SECTION_\nGen\xc3\xb3mica personalizada\n_START_PARAGRAPH_\nLa biolog\xc3\xada sint\xc3\xa9tica permitir\xc3\xa1 obtener un conocimiento m\xc3\xa1s amplio de la complejidad de las enfermedades y, por tanto, ser\xc3\xa1 posible desarrollar f\xc3\xa1rmacos a la carta. Esto se realizar\xc3\xa1 gracias a las tecnolog\xc3\xadas propias de este campo como son la creaci\xc3\xb3n de circuitos gen\xc3\xa9ticos y la ingenier\xc3\xada gen\xc3\xa9tica in silico. Mediante estas tecnolog\xc3\xadas se podr\xc3\xa1n crear modelos tanto te\xc3\xb3ricos como experimentales que permitir\xc3\xa1n probar la respuesta o efectos secundarios de un f\xc3\xa1rmaco frente a los distintos modelos dise\xc3\xb1ados en el laboratorio. Como consecuencia, los f\xc3\xa1rmacos del futuro estar\xc3\xa1n ajustados a las necesidades del paciente en su formulaci\xc3\xb3n, dosis, cin\xc3\xa9tica de liberaci\xc3\xb3n, y patr\xc3\xb3n de glucosilaci\xc3\xb3n. _NEWLINE_Tambi\xc3\xa9n se entiende por la b\xc3\xbasqueda del f\xc3\xa1rmaco o combinaci\xc3\xb3n de f\xc3\xa1rmacos existentes -dentro de los protocolos existentes o incluso al margen de ellos- que pueden ser m\xc3\xa1s eficaces en un paciente concreto. La comprobaci\xc3\xb3n de dicha eficacia es previa al tratamiento y se desarrolla en laboratorio mediante pruebas y tests sobre tejidos o muestras in vitro del paciente.\n_START_SECTION_\nTerapia gen\xc3\xa9tica\n_START_PARAGRAPH_\nConsiste en el dise\xc3\xb1o y modificaci\xc3\xb3n de virus para transportar genes a tejidos concretos y conseguir la recombinaci\xc3\xb3n e integraci\xc3\xb3n de los mismos de forma eficiente en el genoma del paciente. Esta aplicaci\xc3\xb3n constituir\xc3\xada un gran empuje para la terapia g\xc3\xa9nica, que, tras sus prometedores comienzos, no ha conseguido superar una de sus grandes barreras, la capacidad de llevar el transg\xc3\xa9n a la c\xc3\xa9lula diana, sobre todo para el tratamiento del c\xc3\xa1ncer o de s\xc3\xadndromes gen\xc3\xa9ticos. Adem\xc3\xa1s de virus, tambi\xc3\xa9n es posible el dise\xc3\xb1o de circuitos biol\xc3\xb3gicos que detecten cambios fisiol\xc3\xb3gicos anormales en las c\xc3\xa9lulas y den lugar a una respuesta basada en la recombinaci\xc3\xb3n del gen anormal con su hom\xc3\xb3logo normal. Tanto los virus como los circuitos biol\xc3\xb3gicos sint\xc3\xa9ticos pueden ser empleados para reconocer y eliminar c\xc3\xa9lulas anormales, siendo el c\xc3\xa1ncer la aplicaci\xc3\xb3n m\xc3\xa1s inmediata.\n_START_SECTION_\nReparaci\xc3\xb3n y regeneraci\xc3\xb3n de tejidos\n_START_PARAGRAPH_\nEsta aplicaci\xc3\xb3n se basa en el dise\xc3\xb1o de sistemas moleculares formados por sensores capaces de reconocer la existencia de da\xc3\xb1os en determinados tejidos, unido a un grupo de enzimas capaces de reparar el da\xc3\xb1o. Ejemplos potenciales podr\xc3\xadan ser la regeneraci\xc3\xb3n endotelial de los vasos sangu\xc3\xadneos en lesiones vasculares y la reparaci\xc3\xb3n tisular a trav\xc3\xa9s de la regeneraci\xc3\xb3n de la matriz de col\xc3\xa1geno.\n_START_SECTION_\nReprogramaci\xc3\xb3n celular\n_START_PARAGRAPH_\nLas c\xc3\xa9lulas madre pueden ser modificadas de modo que adquieran nuevas propiedades y posteriormente sean introducidas en pacientes para, por ejemplo, revertir una patolog\xc3\xada. Esta terapia podr\xc3\xada ser de utilidad en la reprogramaci\xc3\xb3n del sistema inmune con el objeto de combatir enfermedades infecciosas. La regeneraci\xc3\xb3n de \xc3\xb3rganos por medio de estrategias de reprogramaci\xc3\xb3n celular es otra de las aplicaciones potenciales en biomedicina, proceso com\xc3\xban en otros vertebrados como las salamandras o tritones._NEWLINE_Recientemente se ha hecho entrega del premio nobel de medicina a los "padres" de la reprogramaci\xc3\xb3n celular el japon\xc3\xa9s Shinya Yamanaka y el brit\xc3\xa1nico John B. Gurdon, quienes han revolucionado la investigaci\xc3\xb3n de c\xc3\xb3mo se desarrollan los organismos y las c\xc3\xa9lulas.\xe2\x80\x8b\n_START_SECTION_\nFotograf\xc3\xada bacteriana\n_START_PARAGRAPH_\nLa fotograf\xc3\xada bacteriana es un ejemplo de biolog\xc3\xada sint\xc3\xa9tica a peque\xc3\xb1a escala que usa c\xc3\xa9lulas de Escherichia coli modificadas gen\xc3\xa9ticamente.\xe2\x80\x8b\n_START_SECTION_\nMedio ambiente\n_START_PARAGRAPH_\nLas investigaciones se est\xc3\xa1n dirigiendo hacia el dise\xc3\xb1o de sistemas complejos y el redise\xc3\xb1o de componentes biol\xc3\xb3gicos inspirados en circuitos electr\xc3\xb3nicos.\n_START_SECTION_\nBiorremediaci\xc3\xb3n\n_START_PARAGRAPH_\nEl empleo de bacterias y hongos modificados como herramientas con el fin de eliminar compuestos t\xc3\xb3xicos y no contaminar los ecosistemas.\n_START_SECTION_\nExplotaci\xc3\xb3n de reservas mineras de baja calidad\n_START_PARAGRAPH_\nDise\xc3\xb1o de microorganismos capaces de extraer minerales de inter\xc3\xa9s presentes incluso en bajas concentraciones, debido a la sobreexplotaci\xc3\xb3n de la mina o a la baja calidad de la misma.\n_START_SECTION_\nSeguridad de organismos transg\xc3\xa9nicos\n_START_PARAGRAPH_\nLa inserci\xc3\xb3n de \xc3\xa1cidos nucleicos no naturales en secuencias transg\xc3\xa9nicas proporcionar\xc3\xada un mecanismo de control de estos organismos, ya que su presencia depender\xc3\xada exclusivamente del aporte de percusores de \xc3\xa1cidos nucleicos no naturales, los cuales no se encuentran en la naturaleza.\n_START_SECTION_\nBiosensores\n_START_PARAGRAPH_\nDispositivos compactos de an\xc3\xa1lisis que se componen de un elemento capaz de reconocer e interaccionar con sustancias o microorganismos de inter\xc3\xa9s, y de un sistema electr\xc3\xb3nico que permite procesar la se\xc3\xb1al producida por esta interacci\xc3\xb3n.\n_START_SECTION_\nEnerg\xc3\xada\n_START_PARAGRAPH_\nLa producci\xc3\xb3n de bioenerg\xc3\xada mediante microorganismos sint\xc3\xa9ticos se encuentra en sus primeras etapas de desarrollo. Se trata de una aplicaci\xc3\xb3n realista que para su desarrollo necesita de una mayor evoluci\xc3\xb3n en las tecnolog\xc3\xadas en las que se basa. En primer lugar, es necesario identificar el n\xc3\xbamero de genes m\xc3\xadnimos e indispensables para la vida, para posteriormente redise\xc3\xb1ar rutas metab\xc3\xb3licas novedosas encaminadas a la producci\xc3\xb3n de energ\xc3\xada._NEWLINE_Existen tres campos de investigaci\xc3\xb3n principales en cuanto a producci\xc3\xb3n de bioenerg\xc3\xada mediante Biolog\xc3\xada Sint\xc3\xa9tica, la producci\xc3\xb3n de hidr\xc3\xb3geno o etanol, la conversi\xc3\xb3n eficiente de residuos en energ\xc3\xada y la conversi\xc3\xb3n de energ\xc3\xada solar en hidr\xc3\xb3geno.\n_START_SECTION_\nNuevos biomateriales\n_START_PARAGRAPH_\nLos biomateriales son materiales farmacol\xc3\xb3gicamente inertes, utilizados para ser incorporados o implantados dentro de un sistema vivo para reemplazar o restaurar alguna funci\xc3\xb3n permaneciendo en contacto permanente o intermitente con fluidos corporales._NEWLINE_Ser\xc3\xa1 posible dise\xc3\xb1ar o modificar c\xc3\xa9lulas y microorganismos para que sean capaces de sintetizar polip\xc3\xa9ptidos constituidos por amino\xc3\xa1cidos no naturales que posean propiedades interesantes. Entre las nuevas propiedades se encontrar\xc3\xadan la capacidad de entrecruzamiento o el reconocimiento de mol\xc3\xa9culas (\xc3\xbatil para la uni\xc3\xb3n de materiales entre s\xc3\xad)._NEWLINE_Uno de los retos de la nanotecnolog\xc3\xada y de la ingenier\xc3\xada de biomateriales es conseguir alcanzar un mayor grado de control en la manipulaci\xc3\xb3n de los nanomateriales. La Biolog\xc3\xada Sint\xc3\xa9tica proporciona herramientas para conseguir este control. Las prote\xc3\xadnas motoras de la c\xc3\xa9lula se pueden programar para transportar nanopart\xc3\xadculas a una localizaci\xc3\xb3n concreta, y el ADN se ha empleado como molde para el ensamblaje de objetos de escala nanom\xc3\xa9trica sobre su superficie.\n_START_SECTION_\nPerspectivas futuras de la biolog\xc3\xada sint\xc3\xa9tica\n_START_PARAGRAPH_\nSu futuro desarrollo supondr\xc3\xa1 un impacto para la biolog\xc3\xada y la biotecnolog\xc3\xada actual comparable al impacto que ha tenido la introducci\xc3\xb3n de la inform\xc3\xa1tica en las distintas disciplinas cient\xc3\xadficas. Seg\xc3\xban los expertos consultados, las aplicaciones de Biolog\xc3\xada Sint\xc3\xa9tica con unas perspectivas de desarrollo m\xc3\xa1s inminentes son las relacionadas con el medio ambiente, mientras que la Biomedicina se presenta como la aplicaci\xc3\xb3n con unas perspectivas de desarrollo a m\xc3\xa1s largo plazo, el resto de aplicaciones se encuentran en una situaci\xc3\xb3n intermedia.\n_START_SECTION_\nPerspectivas a corto plazo\n_START_PARAGRAPH_\nMedio Ambiente es el campo de aplicaci\xc3\xb3n de la Biolog\xc3\xada Sint\xc3\xa9tica que los expertos han valorado con unas perspectivas de desarrollo m\xc3\xa1s cercanas en el tiempo y, por debajo de la Biomedicina, es el \xc3\xa1rea donde existe mayor inter\xc3\xa9s entre ellos._NEWLINE_Las aplicaciones de Biolog\xc3\xada Sint\xc3\xa9tica que pertenecen al \xc3\xa1mbito del Medio Ambiente, tales como la seguridad de organismos transg\xc3\xa9nicos y la explotaci\xc3\xb3n de reservas mineras de baja calidad, son situadas en un plazo de tiempo de 5 a 10 a\xc3\xb1os.\n_START_SECTION_\nPerspectivas a medio plazo\n_START_PARAGRAPH_\nLos expertos consultados sit\xc3\xbaan a la s\xc3\xadntesis de nuevos materiales en un plazo de tiempo de 5 a 10 a\xc3\xb1os, el desarrollo de nuevos materiales mediante t\xc3\xa9cnicas de Biolog\xc3\xada Sint\xc3\xa9tica se encuentra estrechamente relacionado con otra disciplina con grandes perspectivas de desarrollo, la nanotecnolog\xc3\xada._NEWLINE_En cuanto a las aplicaciones de la Biolog\xc3\xada Sint\xc3\xa9tica relacionadas con Procesos Industriales la necesidad de disponer de enzimas con caracter\xc3\xadsticas m\xc3\xa1s espec\xc3\xadficas hace que este sea un campo con una gran actividad investigadora.\n_START_SECTION_\nPerspectivas a largo plazo\n_START_PARAGRAPH_\nLa Biomedicina es el que m\xc3\xa1s investigadores se\xc3\xb1alan como \xc3\xa1rea de inter\xc3\xa9s principal de la Biolog\xc3\xada Sint\xc3\xa9tica, seg\xc3\xban estos, la Biomedicina alcanzar\xc3\xa1 un mayor grado de desarrollo en un per\xc3\xadodo de tiempo comprendido entre 10 y 15 a\xc3\xb1os.'