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Brainstorming

Biología Sintética

¿Qué es Biología Sintética?

La Biología Sintética es la Ingeniería de la Biología: la síntesis de sistemas

complejos, basados (o inspirados) en la biología, que pueden realizar

funciones que no existen en la naturaleza. Esta nueva perspectiva implica

adaptar los principios de Ingeniería a los sistemas biológicos, es decir, el

desarrollo de módulos robustos y estandarizados, con el fin de diseñar

circuitos biológicos complejos a partir de una combinación de dichos módulos

que den lugar a funciones nuevas o mejoradas.

La Biología Sintética es un campo que potencia la multidisciplinaridad, acogiendo desde

biotecnólogos, químicos, bioquímicos e ingenieros de diversas áreas que participan en

hardware y modelamiento (eléctrica, mecánica, computación)

Los biobricks, fragmentos de ADN que codifican para una característica biológica y que

pueden ser combinados para formar circuitos complejos, constituyen la unidad estándar y

modular básica que realiza una función simple, permitiendo modificar el comportamiento de una

célula sin la necesidad de conocer a priori el funcionamiento exacto del sistema.

MÁS INFO (videos explicativos):

Synthetic Biology - Fidelity Investments: Thinking Big

https://www.youtube.com/watch?v=3xArETjua30

Synthetic Biology Explained

https://www.youtube.com/watch?v=rD5uNAMbDaQ

¿Cuáles son sus aplicaciones?

La amplitud de esta disciplina permite que sus proyectos beneficien a una extensa gama de

sectores, desde el campo de la medicina, hasta los biomateriales, pasando

por biorremediación, energías renovables, cosméticos, etc.

La biomedicina es uno de los campos de aplicación más atractivos para

la Biología Sintética, desde la creación de fármacos inteligentes, hasta

la terapia génica y regeneración tisular.

http://www.genomecompiler.com/about-us/

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El medio ambiente, como una de las mayores preocupaciones actuales, existe el desarrollo de la

biorremediación para eliminar eficientemente contaminantes, y el desarrollo de biosensores.

También facilita la producción de materiales biodegradables, el diseño de proteínas y bioplásticos

respetuosos con el medio ambiente.

MÁS INFO

Yunsi Luo, et al., Challenges and opportunities in synthetic biology for chemical engineers. Chemical. Engineering. Science. (2012) http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009250912003624

¿Qué es un cromosoma? ¿Qué es un gen?

El cromosoma contiene el ácido nucleico (ADN), que se divide en pequeñas unidades llamadas

genes. Éstos determinan las características hereditarias de la célula u organismo.

Cada cromosoma contiene miles de trozos de información

o instrucciones que dirigen el desarrollo del cuerpo.

Un gen también codifica o lleva la información de un

producto específico, como por ejemplo, una proteína.

Dicha proteína estará involucrada en algún proceso

específico que determinará un rasgo o característica

particular, por lo que toda la información que el cuerpo

necesita para trabajar proviene de los cromosomas.

MÁS INFO:

What is a Chromosome?

https://www.youtube.com/watch?v=xUrlreMaUrs

What is a gene?

https://www.youtube.com/watch?v=5MQdXjRPHmQ

¿Qué es iGEM?

Son las siglas de “International Genetically Engineered Machine

competition” y se trata de un concurso de biología sintética a nivel

mundial organizado por la fundación iGEM (escindida del MIT),

organización independiente sin fines de lucro ubicada en Cambridge,

Massachusetts. Participan estudiantes y profesores para desarrollar y

presentar proyectos dirigidos a las áreas que componen la biología

sintética: biología, física, informática, matemáticas, etc. Una de las

características del concurso es que los estudiantes deben trabajar en

la parte ingenieril y luego usando un kit con partes biológicas

(biobricks) deben implementar el diseño del sistema biológico.

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Dentro de los objetivos de este concurso se encuentran el impulsar la parte sistemática de la

biología y desarrollar herramientas biológicas libres, enfocándose en beneficiar a la sociedad,

resolviendo alguna necesidad o problema, y permitir que la sociedad pueda tener alcance esta

tecnología.

MÁS INFO:

What is iGEM: An Introduction to iGEM

https://www.youtube.com/watch?v=Hz7pPXJvhVE

¿Qué ideas han participado en iGEM?

BioTools Marte. Stanford (2011)

Uno de los principales retos de la exploración espacial es la masa de carga útil limitada que puede

ser lanzada en un cohete y la dificultad de reabastecimiento a mediados de la misión.

Se pretende diseñar fábricas microbianas para eludir en gran medida los factores de carga útil

limitantes. Estas fábricas celulares generarán combustible, alimentos, medicinas y materiales de

construcción y podrían ser almacenadas en un sólo tubo de ensayo y vuelto a crecer a escala de

producción en el lugar, según sea necesario.

MÁS INFO:

Brown-Stanford iGEM Teaser

https://www.youtube.com/watch?v=b2AkJRTLOcs

Descripción detallada. Brown-Stanford iGEM

http://2011.igem.org/Team:Brown-Stanford

E. chromi. Cambridge (2009)

En el desarrollo de biosensores bacterianos la respuesta más popular es la expresión de una

proteína fluorescente, detectable mediante microscopía de fluorescencia, pero ¿y si se pudiera ver

a simple vista la respuesta?

Se logró expresar con éxito una gama de pigmentos en E. coli y se han creado dos kits de partes

que faciliten el diseño y la construcción de biosensores en el futuro.

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MÁS INFO:

Descripción detallada. Cambridge iGEM Team

http://2009.igem.org/Team:Cambridge

E.glowli. Cambridge (2010)

Se colocaron genes de luciérnagas y bioluminiscentes en bacterias E. coli, generando la salida de

luz brillante en una gama de colores diferentes. Las aplicaciones futuras incluyen biosensores y

alternativas biológicas a la iluminación convencional.

MÁS INFO:

The Bacterial Bubble Lamp(Lámpara de burbuja bacteriana)

https://www.youtube.com/watch?v=tUFscEVK5Ks

Project Firefly Preview

https://www.youtube.com/watch?v=nvE2IMTiWMY#t=24

Descripción detallada. Cambridge iGEM Team

http://2010.igem.org/Team:Cambridge

Luxilla Biolamp. UC Chile (2012)

El proyecto consistió en la realización de bioluminiscencia controlada por los ciclos circadianos con

funcionalidad a largo plazo. El objetivo fue producir una cianobacteria bioluminiscente que se

iluminara durante las horas de la oscuridad y regenerara los sustratos durante el día.

MÁS INFO:

Descripción detallada. UC Chile iGEM Team

http://2012.igem.org/Team:UC_Chile

Página iGEM UC

http://www.igemuc.cl/

FlashBacter. UPO-Sevilla (2011)

Para almacenar información en las computadoras se usan flip-flop, un

dispositivo electrónico que permite cambiar entre dos estados diferentes,

denominados 0 y 1.

El fin de este proyecto fue el desarrollo de sistemas moleculares que reprodujeran

un flip-flop electrónico, lo que permitiría la construcción de dispositivos de memoria en

diferentes organismos modelo, desde las bacterias a las levaduras.

MÁS INFO:

Descripción detallada proyecto. UPO-Sevilla iGEM Team

http://2011.igem.org/Team:UPO-Sevilla

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Talking Life. Valencia Biocampus (2012)

Se pretende romper las barreras de comunicación entre las especies a través de un lenguaje

artificial basado en las longitudes de onda de luz. Dependiendo de las diferentes condiciones

metabólicas, los microorganismos (bacterias y levaduras) expresaron proteínas fluorescentes bajo

el control de promotores sensibles a estos factores ambientales. De esta manera, mediante el uso

de un fluorímetro controlado por un software de reconocimiento de voz, fue posible preguntar y

obtener respuestas por parte de los microorganismos usados.

MÁS INFO:

Descripción detallada proyecto. Valencia Biocampus iGEM Team

http://2012.igem.org/Team:Valencia_Biocampus/Project

Talking Life. iGEM 2012

https://www.youtube.com/watch?v=PW4o7-V7KeY

E. musici. University of Southern California (2012) Muchas cepas de E. coli poseen flagelos, bajo el control de un grupo clave de factores genéticos.

La expresión de estos genes puede regularse mediante la creación de diversas combinaciones de

promotores genéticos. Bajo condiciones variables, como la concentración de sal, la concentración

de nitratos, pH y la temperatura, podemos identificar un cambio significativo en la rotación de los

flagelos y la frecuencia, la cual se puede traducir en un rango audible que puede actuar como un

indicador de la angustia de las bacterias sobre la base de la condición ambiental.

MÁS INFO:

Descripción detallada proyecto. USC iGEM http://2012.igem.org/Team:USC Making Bacteria Sing https://www.youtube.com/watch?v=s_VsqPCiNXo#t=901

Programmable Autonomous Self Elimination. BGU-Israel (2013) Los procesos de biorremediación, biosensores y la biomedicina

requieren a menudo la liberación de organismos modificados

genéticamente (OMG) en el medio ambiente. Después de ser

liberado, estos OGM ya no están bajo el control directo, por lo

tanto, presenta amenazas potenciales, como la sustitución de la

población natural de bacterias, la transferencia horizontal de

genes, etc. Con el fin de superar estos problemas, se diseñó un

circuito genético que limita el tiempo de vida de una población

bacteriana después de que se libera en el medio ambiente, es

decir, mueren luego de un número determinado de duplicación.

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MÁS INFO:

Descripción detallada proyecto. BGU-Israel http://2013.igem.org/Team:BGU_Israel/Solution iGEM-BGU Proyect https://www.youtube.com/watch?v=p3zuIQ3I5O8

Más proyectos iGEM participantes

AÑO 2013

http://2013.igem.org/Jamboree/Team_Abstracts

AÑO 2012

http://2012.igem.org/Jamboree/Team_Abstracts

AÑO 2011

http://2011.igem.org/Jamboree/Team_Abstracts

Otros videos de tu interés

o DNA Hackers

- part 1 (Synthetic biology)

https://www.youtube.com/watch?v=Eg5_NQRIMxs&list=PLjQR9Rvna2WQQK35pyzOx

D57MKibB8WXw

- part 2 (Patented genes)

https://www.youtube.com/watch?v=PHH68DhtsYc

- part 3 (Who owns nature?)

https://www.youtube.com/watch?v=J_GaKpjpVz8

o Synthetic biology and mass production: Yasaman Sheri at TED

Montreal

https://www.youtube.com/watch?v=SPdHxdSSbvQ

o Synthetic Biology Documentary: Creating Life - The Ultimate

Engineering Challenge

https://www.youtube.com/watch?v=ushmgPM7HT8&list=PLjQR9Rvna2WQQK35pyzOxD57

MKibB8WXw

o Programming of Life

https://www.youtube.com/watch?v=00vBqYDBW5s&list=PLjQR9Rvna2WQQK35pyzOxD57

MKibB8WXw&feature=mh_lolz