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Mientras la innovaci贸n tecnol贸gica lucha contra los vientos en contra geopol铆ticos, los directivos de todo el mundo se enfrentan a retos sin precedentes y tratan de no pasar por alto las extraordinarias oportunidades que conllevan. En medio del clamor de estrategias y soluciones en competencia, aconsejamos prestar mucha atenci贸n al inexorable auge de la bioeconom铆a.  

Los avances biol贸gicos podr铆an dar respuesta a los retos m谩s acuciantes de la humanidad, como el cambio clim谩tico, la sostenibilidad y la seguridad alimentaria e h铆drica. Adem谩s, los productos biol贸gicos ofrecen la posibilidad de potentes diagn贸sticos y medicamentos curativos. El trabajo pionero que subyace al crecimiento de la bioeconom铆a abarca los campos de la biolog铆a sint茅tica, la biotecnolog铆a, la bioingenier铆a y la bioinnovaci贸n. Sea cual sea el identificador con el que finalmente se alinee la industria, la apasionante intersecci贸n de la biolog铆a, la ingenier铆a y la computaci贸n avanzada est谩 impulsando una revoluci贸n que ya est谩 entre nosotros. 

“Los avances de base biol贸gica podr铆an dar respuesta a los retos m谩s acuciantes de la humanidad, como el cambio clim谩tico, la sostenibilidad y la seguridad alimentaria e h铆drica.”

Las industrias existentes ser谩n sustituidas en su totalidad por otras nuevas. Surgir谩n nuevas asociaciones inesperadas. Las cadenas de suministro mundiales se reconfigurar谩n por completo. M谩s sobre estos temas en un momento; por ahora, recordemos el formidable poder de este nuevo campo de innovaci贸n. La biolog铆a, como disciplina cient铆fica, se refiere a la esencia misma de la vida. Una min煤scula semilla contiene toda la informaci贸n biol贸gica necesaria para recoger el agua y los nutrientes del suelo, el CO2 de la atm贸sfera y la energ铆a del sol, produciendo finalmente un 谩rbol completamente maduro. 

Durante siglos, el ser humano ha intentado aprovechar el poder de la biolog铆a. Mucho antes del descubrimiento del ADN, el cient铆fico y matem谩tico Gregor Mendel (1822-1884) logr贸 criar guisantes de forma selectiva en funci贸n de sus rasgos observables. Desde su descubrimiento en 1928, la penicilina, un hongo natural, se ha convertido en un tratamiento eficaz contra las infecciones bacterianas que se hab铆an cobrado la vida de tantas personas. 

Sin embargo, en las 煤ltimas d茅cadas hemos asistido a una r谩pida aceleraci贸n de nuestra comprensi贸n de la biolog铆a y de nuestra correspondiente capacidad para dise帽ar y explotar esta nueva tecnolog铆a con el fin de hacer frente a un amplio abanico de retos y oportunidades. Desde el descubrimiento del ADN y la gen茅tica, hemos desarrollado un profundo conocimiento del comportamiento de las c茅lulas y los organismos.  

El siguiente paso en bioingenier铆a

Los comportamientos biol贸gicos que observamos y tratamos de explotar funcionan a trav茅s de c茅lulas, tejidos, 贸rganos e incluso organismos enteros. Para descodificar y manipular eficazmente la biolog铆a a este nivel, es imprescindible realizar mediciones y observaciones precisas. La aparici贸n de sofisticadas t茅cnicas de medici贸n, como la secuenciaci贸n unicelular, la transcript贸mica espacial, la prote贸mica y la metabol贸mica, est谩 transformando nuestras capacidades de ingenier铆a biol贸gica.

Los avances en inteligencia artificial (IA) y aprendizaje autom谩tico (AM) est谩n desbloqueando enormes conjuntos de datos de enorme complejidad, antes inutilizables debido a las limitaciones de la mano de obra humana, que revelan conocimientos hasta ahora ocultos. La tecnolog铆a AlphaFold 2 de Google, por ejemplo, es capaz de predecir la estructura tridimensional de una prote铆na directamente a partir de su secuencia de amino谩cidos. La estructura es fundamental para comprender la funci贸n mec谩nica de una prote铆na, por lo que se trata de un salto tecnol贸gico que facilitar谩 y acelerar谩 enormemente la investigaci贸n.

驴Por qu茅 es importante? La forma en que se pliega una prote铆na se basa en su secuencia. La funci贸n de una prote铆na est谩 directamente relacionada con su plegamiento, con una din谩mica de la funci贸n que va desde completamente inactiva, pasando por diferentes matices de actividad, hasta muy activa. Comprender la actividad basada en la secuencia y el plegamiento de la prote铆na permitir谩 dise帽ar prote铆nas superfuncionales para fines m茅dicos (como enfermedades con deficiencia proteica) o en biotecnolog铆a industrial, donde los procesos dependen de la actividad enzim谩tica.

Estas nuevas herramientas de IA est谩n impulsando nuevas capacidades para crear medicamentos mejorados y sistemas de fabricaci贸n de base biol贸gica a partir de fuentes naturales renovables. Los beneficios podr铆an incluir medicamentos m谩s activos con dosis reducidas, lo que ser铆a especialmente beneficioso para las terapias que tienen efectos secundarios graves. Las ventajas de la biofabricaci贸n incluyen la reducci贸n de costes del bioproceso como efecto directo de las enzimas mejoradas desplegadas en el proceso.

El giro hacia la bioeconom铆a ya est谩 en marcha. De la incre铆ble actividad actual, a continuaci贸n presentamos una selecci贸n de ejemplos interindustriales que aprovechan el poder de la biolog铆a.

Perfect Day est谩 en el negocio de la leche de vaca. Sin vacas. La empresa ha descubierto c贸mo modificar a gran escala un hongo natural que contiene la maquinaria gen茅tica necesaria para producir beta-lactoglobulina (un tipo de prote铆na del suero). Lo ha hecho no s贸lo porque puede, sino en respuesta a la creciente demanda de los consumidores. Menos tierra, menos agua, menos energ铆a, menos residuos, menos metano. 罢别肠苍辞濒辞驳铆补s como 茅sta, aplicadas a gran escala, pueden ayudar a afrontar el cambio clim谩tico, la sostenibilidad y la seguridad alimentaria.

“LanzaTech utiliza las emisiones de carbono para alimentar a billones de microbios 谩vidos de carbono que convierten la contaminaci贸n en valiosas materias primas.”

LanzaTech utiliza las emisiones de carbono para alimentar a billones de microbios 谩vidos de carbono que convierten la contaminaci贸n en valiosas materias primas. La empresa se ha asociado con Unilever para fabricar detergente a partir de las emisiones de CO2 de una acer铆a china.

Vertex y CRISPR Therapeutics est谩n abordando la anemia falciforme, un trastorno sangu铆neo hereditario debilitante que afecta a millones de personas en todo el mundo, sobre todo de ascendencia africana. El tratamiento convencional de la enfermedad requiere transfusiones de sangre frecuentes. Ahora, los nuevos tratamientos son muy prometedores25 en su primer uso cl铆nico. Mediante el uso de t茅cnicas de edici贸n gen茅tica que permiten a las c茅lulas del propio paciente producir hemoglobina fetal, el tratamiento permite a los pacientes seguir siendo independientes de las transfusiones hasta 26 meses.

Como parte de la tendencia en la producci贸n de materiales de base biol贸gica que aprovechan las materias primas locales, Solugen utiliza herramientas biol贸gicas sint茅ticas para crear productos qu铆micos para el tratamiento del agua y mol茅culas para endurecer el cemento. El az煤car sustituye a los combustibles f贸siles pero, en lugar de la fermentaci贸n, que convierte la mitad del az煤car en CO2, los ingenieros utilizan enzimas de ingenier铆a sint茅tica. Esto aumenta dr谩sticamente la eficiencia y reduce los costes, dejando una huella de carbono cero.

Almacenamiento y c谩lculo masivo de datos

La convergencia de la biolog铆a, la ingenier铆a y la inform谩tica avanzada es un motor crucial de gran parte de esta innovaci贸n y progreso tecnol贸gico basados en la biolog铆a. Por ejemplo, CATALOG Technologies est谩 intentando construir la primera plataforma del mundo basada en el ADN para el almacenamiento de datos digitales y la computaci贸n. En el nuevo mundo digitalizado, la humanidad tiene un apetito ilimitado de almacenamiento de datos. El almacenamiento convencional de datos mediante soportes 贸pticos o magn茅ticos carece de la longevidad, densidad de datos y rentabilidad necesarias para satisfacer la demanda mundial, mientras que los centros de datos pueden consumir tanta energ铆a como una ciudad. Un hito en esta iniciativa para abordar el reto de la sostenibilidad de los datos se produjo en julio de 2019, cuando la 芦m谩quina de terabits禄 de CATALOG codific贸 en ADN toda la Wikipedia en ingl茅s.

Uno de los campos m谩s apasionantes y transformadores de la medicina es el de la terapia celular y g茅nica. En la actualidad, el sofisticad铆simo proceso de fabricaci贸n se ve obstaculizado por procedimientos manuales muy laboriosos que exigen una supervisi贸n constante. Esto, a su vez, hace que los costes de las terapias sean exorbitantes: unos 500.000 d贸lares o m谩s por dosis. Una de las tecnolog铆as que Cambridge ha creado en respuesta a este problema es un sistema de detecci贸n de contaminaci贸n en l铆nea totalmente automatizado. Una vez que se cuente con un socio de desarrollo, esta tecnolog铆a escalable puede tener una gran repercusi贸n en el mercado gracias a un importante ahorro de tiempo y costes, y a la mejora de los resultados en los pacientes.

El potencial de estos “medicamentos vivos” es, sin duda, asombroso. Estamos desarrollando el conocimiento y la capacidad de dise帽ar c茅lulas que reconozcan y respondan a enfermedades espec铆ficas. Estas c茅lulas patrullar谩n por el cuerpo en estado latente, entrando en acci贸n preprogramada s贸lo cuando detecten determinados desencadenantes.

Otra posibilidad en el horizonte es la aplicaci贸n de circuitos l贸gicos gen茅ticos. Por ejemplo, se podr铆a dise帽ar un cultivo que detectara y evaluara su propio entorno y utilizara esa informaci贸n para optimizar su ritmo de crecimiento. Podemos imaginar un futuro en el que dise帽emos c茅lulas desde cero, llevando las terapias celulares a un nivel superior. Otra posibilidad apasionante es la de escribir y grabar el c贸digo gen茅tico en el genoma, lo que permitir铆a controlar las enfermedades y, en los sistemas microbianos, las condiciones ambientales.

“Un cultivo podr铆a dise帽arse para detectar y evaluar su propio entorno y utilizar esa informaci贸n para optimizar su ritmo de crecimiento.”

Todav铆a queda mucho trabajo por hacer e incontables horas de debate en torno a las cuestiones 茅ticas y morales, mientras las empresas y la sociedad se adaptan a este nuevo mundo. Sin embargo, como defensores de la bioeconom铆a emergente, creemos firmemente que la humanidad tiene mucho que ganar si abraza la revoluci贸n biol贸gica.