Desextinción: la tecnología digital de laboratorio al servicio de un proyecto gigantesco

Recuperar especies perdidas exigirá un esfuerzo científico pionero y las herramientas necesarias para aprovechar enormes cantidades de datos genómicos.

La conservación de la fauna salvaje se ha centrado tradicionalmente en proteger a las especies antes de que desaparezcan, pero los avances en la tecnología de edición del genoma están suscitando preguntas antes inimaginables. La más importante de ellas es: ¿hay forma de evitar la extinción? Y en caso afirmativo, ¿podrían los ecosistemas en apuros ser "reintroducidos" con animales extinguidos hace tiempo?

En 2021, el empresario Ben Lamm y el mundialmente conocido genetista de Harvard George Church fundaron Colossal Biosciences con el audaz plan de crear animales muy similares a los mamuts lanudos utilizando las revolucionarias técnicas de ingeniería genética de Church. En enero de 2023, Colossal había atraído $225 millones en capital riesgo y ampliado su misión para incluir el regreso del tilacino -conocido comúnmente como tigre de Tasmania- y el dodo.

"Nuestro objetivo es construir una cadena científica integral para la desextinción", afirma Eriona Hysolli, directora de la división de biología de Colossal y responsable de su proyecto sobre el mamut lanudo. "La gente está empezando a ver lo valiosas que pueden ser las tecnologías genéticas para el conjunto de herramientas de conservación".

Emprendimientos gigantescos

El concepto de Colossal, esbozado públicamente por primera vez por Church en una charla TEDx en 2013, consiste en reescribir los genes del pariente genético más cercano del mamut, el elefante asiático, para incorporar elementos críticos extraídos del análisis del ADN antiguo del mamut: depósitos de grasa, pelo desgreñado, orejas pequeñas, biología circadiana y otras características relacionadas con la resistencia al frío, por ejemplo. La nueva especie híbrida podría reintroducirse en los ecosistemas de tundra, donde los investigadores creen que sus pesadas pisadas mejorarían la penetración del frío en el permafrost para evitar que se derrita, además de favorecer el cambio de un ecosistema de tundra de ciclo lento a otro de pradera de ciclo rápido.

Al principio, las agencias de financiación mostraron poco entusiasmo por la investigación sobre la desextinción que se estaba llevando a cabo en el laboratorio de Church. Una persona que sí se interesó fue Hysolli, un experto en células madre que se unió al laboratorio en 2015 como posdoctorando.

"Por aquel entonces estaba leyendo El Hombre de Neandertal, de Svante Pääbo, y me fascinó el viaje que supuso secuenciar el ADN antiguo", recuerda. "George aparece mencionado en ese libro porque pensaba más allá de la mera secuenciación de una especie, sino también en cómo su retorno puede restaurar todo un ecosistema".

Tras éxitos como la mejora de la edición múltiple de bases en células de mamíferos -una técnica que utiliza enzimas artificiales, como los sistemas CRISPR-Cas, para recodificar simultáneamente varias partes de un genoma-, Hysolli aprovechó la oportunidad de incorporarse a Colossal como su primer biólogo.

"Hacemos una investigación tan innovadora y nuestros flujos de trabajo son muy singulares, así que sigue pareciendo un laboratorio", dice. "La desextinción abarca muchas áreas en las que hay que desarrollar conocimientos y nuevas tecnologías, así que en Colossal sigue habiendo esa sensación de investigación básica".

Muévete rápido y (no) rompas cosas

Nada más incorporarse a la empresa, Hysolli se enfrentó al reto de formar un equipo y desarrollar protocolos para el proyecto del mamut lanudo. Aunque estaba acostumbrada a los métodos tradicionales de registro en papel y lápiz en el laboratorio de Church, esta nueva empresa requería un enfoque digital.

"Si quieres formar un equipo rápido, tienes que poder compartir datos experimentales inmediatamente", dice Hysolli. "Una de las primeras cosas que hicimos fue asociarnos con un proveedor de cuadernos electrónicos de laboratorio. Permite el flujo de conocimientos, no sólo dentro de mi equipo, sino entre equipos. Es fácil consultar el experimento y descargar el resultado".

Tras secuenciar varios genomas casi completos del mamut lanudo en 2015 y 2021, Hysolli y sus colegas han centrado gran parte de su atención en el análisis de big data del elefante asiático. En julio de 2022, Colossal y el Vertebrate Genomes Project anunciaron que habían secuenciado y ensamblado con éxito el genoma del elefante asiático a nivel de genoma de referencia, el primero de este tipo para elefantes.

"Los laboratorios están creando lagos de datos", afirma Zareh Zurabyan, especialista en estrategia digital de laboratorio y director de eLabNext America, cuya tecnología gestiona los datos y flujos de trabajo de Colossal. "Hay innumerables conjuntos de datos procedentes de múltiples instrumentos, experimentos, muchas formas de archivos adjuntos y muestras con miles de campos de metadatos. Este es el ecosistema perfecto para utilizar el aprendizaje automático y profundo y la IA, no solo para el análisis profundo de datos, sino para definir la estrategia de investigación y de negocio de la empresa, lo que le permite reorientar el trabajo en tiempo real."

El cofundador de eLabNext, Erwin Seinen, ve una tendencia hacia las empresas multidisciplinares que combinan a la perfección las técnicas de IA/ML de vanguardia con el trabajo tradicional de laboratorio húmedo. "Este enfoque se está convirtiendo en la norma tanto para las empresas biotecnológicas emergentes como para las ya establecidas", afirma. "Colossal ejemplifica la sinergia entre estas dos áreas. El resultado será una nueva era de descubrimiento científico, donde el poder del aprendizaje automático y el análisis de datos se aprovecha para impulsar la innovación en las ciencias de la vida."

La forma sigue a la función

Hysolli señala que la propuesta de valor para los inversores de Colossal no radica sólo en la desextinción, sino en el desarrollo más amplio de nuevas herramientas para los biólogos, desde la ingeniería y reprogramación celular hasta la tecnología gestacional. "Estamos superando los límites de la biología de mamíferos, marsupiales y aves, y estas tecnologías van más allá de la extinción", afirma.

En septiembre de 2022, Colossal anunció su primera spin-off, una plataforma de biología computacional llamada Form Bio, que la empresa desarrolló para gestionar sus pipelines de desextinción. Con una financiación de riesgo de $30 millones, la nueva empresa de software independiente pretende sustituir los procesos engorrosos y repletos de código por una interfaz accesible que permita a los científicos realizar bioinformática con facilidad.

"Form Bio realiza análisis genómicos personalizados para nosotros, especialmente en lo que respecta al ADN y las relaciones entre rasgos", explica Hysolli. "Sirve como nuestra antigua base de datos de ADN. También la utilizamos para la potencia de cálculo y el almacenamiento, y si queremos ejecutar nuestros propios análisis, muchos flujos de trabajo tienen capacidades de IA incorporadas".

"Con los resultados de nuestros datos centralizados a través de la plataforma de eLabNext, los equipos de IA y aprendizaje automático pueden acceder a ellos fácilmente. Generamos muchísimos datos, y todo es potencial sin explotar".

Proteger y conservar

Hysolli destaca el trabajo continuo de Colossal para hacer avanzar los esfuerzos de conservación del elefante, incluido el desarrollo de tratamientos novedosos y una vacuna para prevenir el virus del herpes endoteliotrópico del elefante. También planea construir genomas de referencia del elefante africano de sabana y del elefante de bosque.

"¿Qué pasaría si estos elefantes desaparecieran dentro de unos años, pero no se hubieran empezado a crear las tecnologías de embriología y reproducción asistida para traerlos de vuelta, las mismas herramientas necesarias para nuestro trabajo de desextinción?", se pregunta Hysolli. "Tenemos las herramientas para crear biodiversidad en un plato, pero con aún más muestras secuenciadas y conservadas se pueden restaurar poblaciones enteras en lugar de individuos".

Hysolli subraya que para Colossal es fundamental mantener una actitud abierta con el público sobre los objetivos -y los datos- de la desextinción.

"Intentamos ampliar nuestros flujos de trabajo para facilitar la conservación de las especies", afirma. "Estamos comprometidos con la restauración de nuestro patrimonio natural y con la participación de las partes interesadas, porque cuando se construyen modelos para rewilding ecosistemas, hay que hacerlo de forma transparente y ética."

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