El término "biología sintética" hizo su debut en la década de 1980, cuando Barbara Hobom lo utilizó para describir bacterias genéticamente modificadas creadas mediante tecnología de ADN recombinante.¹. A pesar de ser una disciplina científica relativamente joven, el aspecto transformador de la biología sintética ha tenido un impacto incomparable en diversas disciplinas de investigación. Alianzas globales de organizaciones relacionadas con la biología sintética, como la SynBio Alliance (https://community.igem.org/synbio-alliance), se han formado para ampliar aún más la investigación sobre sus aplicaciones y promover innovaciones tecnológicas. Estos organismos fomentan activamente los esfuerzos de colaboración entre las partes interesadas dentro del panorama de la biología sintética en todo el mundo.

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Si bien la mayoría de los esfuerzos de investigación en biología sintética en el sentido tradicional se centraron en enfoques basados ​​en la biotecnología (por ejemplo, redes de genes sintéticos para biodetección, ingeniería de flujo metabólico, descubrimiento de fármacos antimicrobianos, desarrollo de anticuerpos terapéuticos), en paralelo, la investigación de células sintéticas de abajo hacia arriba ha adquirido un impulso significativo y tiene como objetivo abordar cuestiones fundamentales pendientes y generar aplicaciones significativas. Para ello, la comunidad de células sintéticas se ha organizado en torno al tema central de la construcción de células artificiales con su iniciativa 'Build-a-Cell' (https://www.buildacell.org/). El gran desafío para los investigadores de la comunidad de células sintéticas ascendentes es ensamblar una unidad funcional mínima y compartimentada que sea autosostenida, autorregeneradora y sensible a estímulos y que eventualmente pueda exhibir rasgos de la evolución darwiniana. Además, estudiar estos sistemas mínimamente reconstituidos nos ofrecerá una visión más profunda del fenómeno que llamamos "vida". Una ventaja del enfoque ascendente es que las células sintéticas se pueden ensamblar, estudiar y probar en condiciones controladas frente a variables y modelos predictivos.

En este sentido, los investigadores han demostrado varios compartimentos biomiméticos funcionales. Estos se han ensamblado mediante autoensamblaje o rutas programadas utilizando bloques de construcción modulares con componentes moleculares naturales y no naturales, recapitulando algunas de las partes funcionales esenciales y características de una célula natural.^2,3. Al observar casi todos estos ejemplos, es evidente que estos dos campos científicos distintos, es decir, la ingeniería celular sintética ascendente y la nanobiotecnología, continúan intersecándose y convergiendo. Esto no debería ser una sorpresa, ya que los principios rectores que influyen en el ensamblaje de abajo hacia arriba que conduce a la formación de compartimentos de membrana, las reacciones químicas que ocurren dentro de estos espacios, el transporte selectivo a través de estas barreras y los andamios que dan estabilidad mecánica encajan perfectamente en el régimen 'nano'. . Algunos ejemplos notables de estudios recientes en los que este entrelazamiento es evidente son el uso de nanozima de ceria para la activación del receptor en la señalización transmembrana.⁴, Andamios basados ​​en origami de ADN como citoesqueletos estructurales y transporte de vesículas direccional⁵y el movimiento de un liposoma impulsado por un circuito de retroalimentación mecanoquímica con la ayuda de la proteína MinE⁶. Además de esto, un estudio reciente descubrió que la dinamina A, una GTPasa bacteriana asistida por nanoestructuras de ADN unidas al colesterol como formadores de membranas sintéticas, podría usarse como una máquina de división de un solo componente para realizar la fisión completa de células sintéticas basadas en membranas lipídicas.⁷. No sorprende que tal convergencia haya estimulado históricamente debates en torno a la epistemología.⁸.

Los esfuerzos en la investigación de células sintéticas deben tener objetivos realistas a la vista. Con este fin, en un reciente número temático sobre "Mimetismo celular: ingeniería ascendente de la vida" se han expresado y debatido ideas y opiniones que invitan a la reflexión. Enfoque de interfaz (https://royalsocietypublishing.org/toc/rsfs/2023/13/5). Las aplicaciones previsibles que pueden permitir los enfoques ascendentes para las células sintéticas abarcarán desde biosensores para diagnóstico hasta nanorreactores para terapia, en inmunología sintética para la ingeniería de señalización de células inmunes y biomateriales adaptativos/inteligentes. Muchas de estas oportunidades motivan a los investigadores a aventurarse en territorios inexplorados, abordando nuevos problemas y proponiendo soluciones novedosas. Sin embargo, es pronto para especular si estamos en la etapa en la que las entidades diseñadas que exhiben funciones emergentes similares a las de la vida (o 'Vida 2.0') impactarán los aspectos cotidianos de la vida humana.

At Naturaleza Nanotecnología, compartimos el optimismo y el entusiasmo de la comunidad de biología sintética por el increíble viaje que tenemos por delante. Esperamos que los enfoques basados ​​en la nanobiotecnología sigan estimulando la investigación sobre células sintéticas ascendentes. Naturaleza Nanotecnología siempre será el hogar de investigaciones innovadoras e hitos en el campo de la biología sintética ascendente, con el aspecto "nano" en el centro del estudio. De igual importancia, también queremos señalar nuestro interés en unirnos a la comunidad de células sintéticas en sus continuos esfuerzos por involucrarnos con la sociedad en general en los aspectos filosóficos y éticos de la convergencia de campos de la biología sintética y la nanobiotecnología para la Vida 2.0.