Desde zapatos fabricados con tela de araña hasta combustibles derivados de algas: bienvenido a la nueva biotecnología

La ciencia convierte la ficción en realidad, cambiando nuestras vidas a través de nuevas tecnologías. Pero el camino desde la invención hasta la adopción de la tecnología es muy largo. Por lo general, solo cuando una tecnología se vuelve asequible y de uso extendido puede comenzar a resolver algunos de los problemas más apremiantes del mundo.

Nos acercamos a este punto de inflexión en la biofabricación, la ciencia de usar organismos vivos para fabricar productos cotidianos. Por primera vez, descubrir las maravillas de la biología está comenzando a ser asequible, no solo para usos farmacológicos o industriales, donde hemos visto enormes avances en las últimas décadas, sino también para los consumidores en general.

Ha llegado una nueva era, donde podemos aprovechar los organismos biológicos para crear materiales de consumo que crecen por sí solos. Materiales que combinan lo mejor de la naturaleza y lo mejor de la ciencia, al tiempo que reducen la enorme presión de las actuales prácticas de producción en los recursos finitos de nuestro planeta.

Las primeras computadoras comerciales eran enormes, costaban una fortuna y hacían cálculos con una lentitud pasmosa si las comparamos con los estándares actuales. Sin embargo, brindaban enormes beneficios a los clientes con necesidades imperiosas de resolver problemas (y bolsillos muy grandes). La NASA usó los primeros sistemas centrales de IBM para dar un salto hacia adelante en la carrera espacial y llevar al primer hombre a la luna.

En las próximas décadas, observamos que la Ley de Moore se convertía en realidad: los transistores por pulgada cuadrada en los circuitos integrados continuaron duplicándose cada año y medio; se redujeron los costos y se democratizó el acceso a la informática.

Hoy en día, el juego de herramientas básico de la ciencia de la informática es accesible para casi cualquier persona. A través de nuestros teléfonos inteligentes, todos tenemos supercomputadoras en los bolsillos, y una idea de mil millones de dólares se puede concebir y codificar casi de la noche a la mañana.

Estamos recorriendo un camino similar hacia la adopción generalizada del conjunto de herramientas biológicas, y las ramificaciones podrían tener un gran alcance. Así como una computadora usa un código binario, o bit, el "0" y el "1" para procesar información, los componentes de construcción básicos de la biotecnología son pares de bases de ADN, específicamente, la capacidad de leerlos y escribirlos en su código de A, T, G y C.

En el siglo XXI, la caída de los costos de secuenciación del ADN, una tendencia llamada curva de fatiga de Carlson, en honor al Dr. Rob Carlson, ha llegado a superar la ley de Moore. A medida que los costos de trabajar con ADN han disminuido, ha aparecido una innumerable cantidad de oportunidades.

Los ejemplos de éxitos de la biotecnología son muchos. Después de la invención del ADN recombinante en 1973, la tecnología mejoró y los costos se redujeron, lo que llevó a aplicaciones viables en los sistemas de producción de cultivos, la farmacología y diversas industrias más.

Amgen, por ejemplo, utilizó el ADN recombinante para clonar, extraer y producir medicamentos a partir de los años ochenta. Su producto Neupogen, un fármaco estimulante de los glóbulos blancos que ayuda a los pacientes con cáncer y VIH a evitar infecciones, fue aprobado para uso médico en los Estados Unidos en 1991 y ahora está en la lista de medicamentos esenciales de la Organización Mundial de la Salud. Diversas aplicaciones industriales han proliferado, desde plásticos biodegradables hasta biocombustibles.

En agricultura, se usó por primera vez en 1982 para modificar genéticamente una planta de tabaco para desarrollar resistencia a los antibióticos. La comercialización general de los cultivos modificados comenzó una década más tarde, cuando el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos aprobó el tomate FLAVR SAVR, que fue modificado genéticamente para ser más resistente a la pudrición. Desde entonces, la explosión de cultivos modificados ha sido enorme: entre 1996 y 2015, la producción de cultivos biotecnológicos se extendió a más de dos mil millones de hectáreas, lo que equivale a más del doble de la superficie total de los Estados Unidos.

Todas estas aplicaciones especializadas son tan exitosas que pueden soportar enormes costos fijos. Tal vez son el intento de la biotecnología por llegar a la luna. Un fármaco que hace la diferencia entre la vida y la muerte puede tener un vasto presupuesto de investigación y desarrollo, mientras que una variante de cultivo genéticamente modificada puede cosechar recompensas indefinidamente después de los grandes costos iniciales de desarrollo.

Estamos en el umbral de la adopción generalizada de la biotecnología por el consumidor, una nueva categoría que crecerá junto a las aplicaciones médicas, agrícolas e industriales. Ahora podemos usar la biotecnología para fabricar materiales de uso diario.

Eben Bayer, CEO y cofundador de Ecovative, que fabrica envases con residuos agrícolas, lo describió en un reciente podcast de WSJ: "Estamos en el punto de inflexión, como si estuviéramos en, por ejemplo, 1980 con la computadora personal: tenemos la capacidad de programar organismos mediante el ADN y el control CRISPR que avanza a gran velocidad; y creo que vamos a tener una avalancha de desarrollo de materiales, como cuero, envases o muebles que crecen (...) [y] entonces el siguiente paso será la biofabricación de productos que realizan funciones".

Bienvenidos a la era de la biotecnología de consumo.

Esta se extenderá a todo tipo de materiales cultivados en un laboratorio: productos alimenticios a base de plantas diseñados para que tengan el mismo sabor que la carne real, potencialmente cultivados con las mismas proteínas que encontraría en el animal; y zapatos, corbatas, chaquetas y otros accesorios hechos de telaraña biofabricada. Podríamos ver hormigón con vida que genere microorganismos para reparar las grietas que se forman con el tiempo. Después de varias idas y vueltas de las compañías de biocombustibles, que se esfuerzan por crear algas y microorganismos productores de energía a gran escala, recientemente hemos visto señales de progreso.

Este contacto personal con la biotecnología se extenderá a todo tipo de materiales cultivados en un laboratorio: productos alimenticios a base de plantas diseñados para que tengan el mismo sabor que la carne real, potencialmente cultivados con las mismas proteínas que encontraría en el animal; y zapatos, corbatas, chaquetas y otros accesorios hechos de telaraña biofabricada. Podríamos ver hormigón con vida que genere microorganismos para reparar las grietas que se forman con el tiempo. Después de varias idas y vueltas de las compañías de biocombustibles que se esfuerzan por crear algas y microorganismos productores de energía a gran escala, recientemente hemos visto señales de progreso.

El siguiente paso será una transición de la imitación a la innovación pura: materiales y productos que no solo se producen de una manera nueva, sino que exhiben cualidades que aún no existen en la naturaleza.

Estas empresas que producen fibras que mimetizan la seda de las arañas vislumbran materiales tan suaves como la seda, pero más duraderos. Compañías como Impossible Foods están comenzando a crear alimentos con gusto a hamburguesa, pero sus visiones más elevadas involucran biofabricar sabores completamente nuevos. Los investigadores están incluso trabajando en la ingeniería de una planta que cambia de color en presencia de explosivos.

Todo este progreso en la biotecnología de consumo se basa en la disminución de los costos de trabajar con el ADN. En nuestro laboratorio, modificamos el ADN de las células muchas veces, examinando miles de variantes para escoger a los campeones que exhiben mejores propiedades para nuestros materiales. Hasta hace poco, las estrategias empresariales como la nuestra, que se ven en toda la industria de la biotecnología de consumo, tenían costos simplemente prohibitivos.

En la próxima década, seremos testigos de las implicaciones completas de la biotecnología de consumo. Una serie de nuevas empresas aprovecharán el poder de la naturaleza para crear materiales sin dañar el medio ambiente ni a los animales. Al hacerlo, estaremos explotando las herramientas más antiguas y avanzadas del mundo, la biología y el ingenio humano, para desarrollar productos de uso diario que puedan encender nuestra imaginación.