Las bacterias transforman el plástico en plástico en analgésicos

A principios de este año, una nueva forma extraordinaria de usar títulos de desechos de plástico.

Una bacteria actual fue diseñada genéticamente para comer una molécula derivada del plástico y luego digerirla. Para producir analgésicos diariosparacetamol.

El microbio utilizado por Stephen Wallace, profesor de biotecnología química en la Universidad de Edimburgo, fue Escherichia coli, mejor conocida como E. coli.

La bacteria en forma de tallo se encuentra en los intestinos de humanos y animales, y podría estar más familiarizado con un insecto desagradable quien puede enfermarnos.

El profesor Wallace lo ha elegido automáticamente porque ciertas E. coli que no son patógenas se usan ampliamente en los laboratorios de biología de biotecnología e ingeniería para probar si algo podría funcionar.

E. coli es el principal “caballo de batalla” del dominio explica que el profesor Wallace, quien también lo diseñó genéticamente en el laboratorio para transformar los desechos plásticos en sabor a vainilla y a las alcantarillas de los desechos Fatberg en perfume.

“Si quieres demostrar que algo es posible con la biología, E.Coli es un primer paso natural”, dijo.

El uso del microbio no se limita al laboratorio. Industrialmente, los VAT de E. coli actúan genéticamente como fábricas de vida que producen una variedad de productos, productos farmacéuticos como insulina, vital para el manejo de la diabetes, con varios productos químicos de plataforma utilizados para fabricar combustible y solventes.

Pero, ¿cómo se convirtió E. coli en un pilar de la biotecnología, por qué es tan útil y qué podría mantener su futuro?

La dominación de E. coli proviene de su papel como organismo modelo para comprender los principios biológicos generales, explica Thomas Silhavy, profesor de biólogo molecular de la Universidad de Princeton, que ha estado estudiando bacterias durante unos 50 años y ha documentó su historia.

Otras organizaciones de modelos familiares incluyen ratones, moscas de frutas y levadura de panadería. La levadura, como E. coli, también se ha convertido en una herramienta invaluable en biotecnología, tanto en laboratorio como en industrial, pero tiene una estructura celular más compleja y diferentes aplicaciones.

E. coli fue aislada por primera vez en 1885 por un pediatra alemán, Theodor Escherich, estudiando microbios intestinales para bebés. Gracias al rápido y fácil crecimiento del trabajo, los científicos comenzaron a usarlo para estudiar biología bacteriana básica.

Luego, en la década de 1940, “Serendipity” lo catapultó en el gran momento, dijo el profesor Silhavy.

Se usó una cepa de E. coli no patógeno (K-12) para demostrar que las bacterias no solo se dividen, sino que podrían sufrir un “sexo bacteriano” donde comparten y recombinan los genes para ganar nuevas líneas.

Fue un descubrimiento histórico y E. coli se convirtió en “el cuerpo favorito de todos”, dijo.

Vio a E. coli un papel central en muchos otros descubrimientos e hitos en genética y biología molecular.

Se utilizó para ayudar a descifrar el código genético, y en la década de 1970, se convirtió en la primera organización en diseñarse genéticamente cuando se insertó el ADN extraño, sometiendo a los cimientos para la biotecnología moderna.

También resolvió un problema con la producción de insulina. La insulina del ganado y los cerdos se había utilizado para tratar la diabetes, pero causó reacciones alérgicas en algunos pacientes.

Pero en 1978 La primera insulina humana sintética fue producido con E. coli, un gran avance.

En 1997, se convirtió en una de las primeras organizaciones en secuenciar todo su genoma, lo que facilita la comprensión y la manipulación.

Adam Feist, profesor de la Universidad de California en San Diego, quien evoluciona los microbios para aplicaciones industriales, dice que aprecia a E. coli por sus muchas características útiles.

Más allá del vasto conocimiento acumulado en su genética y las herramientas que facilitan la ingeniería, la bacteria se desarrolla de manera rápida y predictiva en una amplia variedad de sustratos. No es “caprichoso” como algunos, puede congelarse y revivirse sin problema, y ​​es inusualmente bueno para organizar ADN extranjero.

“Cuanto más trabajo con más microorganismos, más aprecio lo robusta que es Coli”, dijo.

Cynthia Collins es la principal directora de Ginkgo Bioforks, una compañía que ayuda a las empresas a desarrollar sus productos biotecnológicos y les ayudó a usar E. Coli Industriement.

Aunque el menú de las organizaciones disponibles para la fabricación a gran escala es un poco más ancho que hace unas décadas, cuando E. coli era a menudo la única opción, a menudo puede ser una “buena opción” dependiendo del producto, explica el Dr. Collins. (Incluso con la bioingeniería más intensiva, E. coli no puede producir todo).

“Es muy económico; puedes bombear mucho”, dijo, y señaló que si la bacteria produce algo tóxico para las células, la tolerancia a menudo se puede diseñar.

Sin embargo, algunos se preguntan si la dominación de E. coli podría sofocarnos para encontrar las mejores soluciones biotecnológicas para nuestros problemas.

Paul Jensen, microbiólogo e ingeniero de la Universidad de Michigan, estudia las bacterias que viven en nuestras bocas. Él analizó recientemente Cómo la mayoría de las otras bacterias han sido contrarias a E. coli.

Su argumento es que cuando avanzamos con una ingeniería cada vez más extensa de E. coli para hacer cosas notables, podría haber otros microbios que hacen estas cosas de forma natural, y mejor, que no están mirando y no nos beneficiamos porque no son buscados o estudiados.

La bioprospección en descargas, por ejemplo, podría revelar microbios que han comenzado a comer no solo plástico, sino también en todo tipo de otros desechos, dice. Y podría haber bacterias que hacen cosas, como hacer cemento o goma, ni siquiera hemos imaginado. Solo la bacteria que vive en nuestra boca supera a E. coli para la tolerancia ácida, señala.

“Estamos tan profundos con E. coli que no invirtimos lo suficiente”, dice.

Hay alternativas en las que las personas trabajan para aumentar las opciones, especialmente Vibrio natriegens (V. Nat), que comenzó a atraer la atención como un competidor potencial. Coli.

V. Nat fue aislado por primera vez un pantano destacado en el estado estadounidense de Georgia en la década de 1960, pero permaneció en gran medida descuidado en las colecciones de cultura y los congeladores hasta mediados de los 2010, cuando fue reconocido por su tasa de crecimiento ultra rápido, dos veces la de E. coli, que podría ser una ventaja industrial importante.

También es mucho más efectivo para adoptar ADN extranjero, explica Buz Barstow, ingeniero biológico y ambiental de la Universidad de Cornell, quien es uno de los que desarrollan la organización y dice que su capacidad en comparación con E. coli es como “ir de un caballo a un automóvil”.

La conducción de V. Nat del Dr. Barsow es que quiere ver los microbios utilizados para enfrentar los principales desafíos de la sostenibilidad, desde la producción de combustible hasta el dióxido de carbono y la electricidad verde hasta la minería de metales de tierra raros. “En términos simples, E. coli no nos llevará a ninguna de estas visiones. V. Natriegens podría”, dijo.

Este año, su laboratorio ha transformado una empresa, perforando la evolución, que trabaja en herramientas para facilitar la ingeniería de los investigadores de laboratorio.

V. Nat ofrece propiedades atractivas, reconoce al maestro, pero estas herramientas genéticas necesarias para un uso amplio aún faltan, y aún no ha demostrado a gran escala. “E. coli es algo difícil de reemplazar”, dice.