En el vasto universo de la ciencia, donde la curiosidad y la necesidad convergen, siempre hemos buscado comprender y, en ocasiones, replicar los intrincados mecanismos de la naturaleza. Pero, ¿qué sucede cuando la naturaleza no nos ofrece la solución exacta que necesitamos? Imagina que, en lugar de buscar una aguja en un pajar, decides construir la aguja tú mismo, con el tamaño, la forma y las propiedades exactas que precisas. En esencia, este es el camino que la ciencia está comenzando a trazar con las enzimas: diseñarlas desde cero, en lugar de simplemente adaptarnos a lo que la evolución nos ha brindado.

«Las enzimas son proteínas, esenciales y especializadas en acelerar y facilitar reacciones químicas que, de otro modo, difícilmente sucederían»

Las enzimas son proteínas, esenciales y especializadas en acelerar y facilitar reacciones químicas que, de otro modo, difícilmente sucederían. Son las verdaderas trabajadoras silenciosas de nuestro cuerpo, a menudo ignoradas, pero fundamentales en el intrincado engranaje que sustenta la vida. Sin ellas, literalmente, nuestra propia existencia sería imposible, ya que cada célula, cada órgano y cada proceso vital dependen de su incansable acción. Desde la digestión de los alimentos hasta la delicada reparación de nuestro ADN, las enzimas aseguran que las reacciones químicas se produzcan a la velocidad y en las condiciones precisas para el desarrollo de la vida.

Si bien las enzimas asombran por su eficiencia inigualable, también presentan
un pequeño inconveniente: su alta especificidad. Pensad en ello como una mano que se ajusta a un guante flexible. El sustrato  se une al sitio activo de la enzima, el lugar donde ocurre la reacción, y como resultado de esta unión la enzima adapta su conformación mejorando la interacción entre el sustrato y la enzima, como un guante se amolda perfectamente a la mano. Esta especificidad es maravillosa cuando la "mano" y el "guante" encajan a la perfección. Pero, ¿qué ocurre si no hay un guante adecuado para la mano que necesitamos? ¿Y si necesitamos que ocurra una reacción que la naturaleza nunca ha catalizado? ¿O si requerimos una enzima que trabaje bajo condiciones extremas, como 80 ºC, en entornos químicos adversos, o incluso dentro de una célula humana enferma, donde las enzimas naturales no son eficaces? Durante décadas, la comunidad bioquímica dedicó un esfuerzo paciente y minucioso a modificar enzimas naturales. Este proceso, a menudo descrito como evolución dirigida, implicaba introducir mutaciones al azar en enzimas ya existentes y seleccionar aquellas variantes que mostraban una actividad mejorada.

Era un método ingenioso, aunque laborioso, que permitía crear versiones más resistentes o rápidas, pero siempre partiendo de un molde preexistente. Sin embargo, el verdadero cambio de paradigma ha llegado con la capacidad de diseñar proteínas completamente nuevas. Esto significa partir de un lienzo en blanco, sin una secuencia preexistente; generar una cadena de aminoácidos que se pliegue exactamente como deseamos, que adopte una forma funcional específica y que posea la actividad catalítica anhelada. Esta revolución es fruto de la convergencia de varios avances fundamentales: un conocimiento profundo sobre cómo se pliegan las proteínas, progresos espectaculares en la inteligencia artificial y el modelado computacional, y la posibilidad de sintetizar ADN con gran precisión y a bajo coste.

«Hoy, ya podemos concebir una estructura tridimensional que nunca ha existido en la naturaleza»

Hoy, ya podemos concebir una estructura tridimensional que nunca ha existido en la
naturaleza y, acto seguido, escribir la receta genética que, una vez traducida en
el laboratorio, da origen a esa novedosa proteína. Esto ya no es una realidad, laboratorios como el del bioquímico David Baker en la Universidad de Washington han logrado diseñar enzimas artificiales capaces de realizar reacciones inéditas. Hablamos de romper contaminantes, de formar enlaces químicos de gran utilidad en la industria farmacéutica o de acelerar procesos bioquímicos que antes dependían de catalizadores metálicos tóxicos. Estas enzimas no son meras variaciones de algo natural, sino moléculas literalmente nuevas, diseñadas desde cero, como quien inventa una herramienta que la evolución, simplemente, no tuvo necesidad de fabricar.

Las posibilidades que se abren ante nosotros son inmensas y transformadoras.
Las aplicaciones médicas son particularmente prometedoras. Pensemos en el desarrollo de terapias enzimáticas a medida para enfermedades raras. En la
actualidad, muchas personas que nacen con la ausencia de una enzima clave dependen de proteínas de origen animal o bacteriano para compensar esa
deficiencia, con resultados a menudo desiguales. Sin embargo, la capacidad de
diseñar una enzima optimizada para la fisiología humana, más estable y menos
inmunogénica, podría cambiar radicalmente la calidad de vida de estos pacientes. Pero esto es solo el principio. También se están diseñando enzimas capaces de activar fármacos solo al llegar a un tumor, minimizando así los efectos secundarios en el resto del cuerpo, o enzimas que pueden cortar fragmentos específicos de ADN o ARN viral, lo que ofrece nuevas y poderosas armas contra infecciones persistentes.

La biología sintética avanza a pasos agigantados, y uno de sus pilares fundamentales es aprender a escribir proteínas con la misma lógica con la que se redacta el código de un programa de software. Herramientas como AlphaFold, la inteligencia artificial desarrollada por DeepMind, han revolucionado el campo al predecir con una precisión asombrosa cómo se pliega una proteína a partir de su secuencia de aminoácidos. Esta innovación, ahora de acceso libre, no solo ha acelerado el diseño de proteínas funcionales, sino que ha desatado una nueva ola de creatividad científica. Diseñar enzimas artificiales trasciende la mera hazaña técnica; es, de hecho, una nueva forma de concebir la biología. Durante siglos, la ciencia fue predominantemente una disciplina de descubrimiento; ahora, estamos asistiendo a una transición hacia una ciencia "de diseño". En un futuro no tan lejano, seremos capaces de crear moléculas con un propósito específico, con propiedades pensadas por la inteligencia humana y no por la evolución, de una manera relativamente sencilla. Esta perspectiva abre horizontes inmensos, pero, como todo avance disruptivo, también plantea cuestiones profundas e ineludibles. ¿Hasta dónde debemos llegar? ¿Qué límites éticos y prácticos deberíamos establecer a este
conocimiento? ¿Cómo garantizamos la seguridad al introducir proteínas que
nunca han existido en la naturaleza? ¿Qué ocurriría si estas se liberaran al
medio ambiente o si interactuaran con nuestro sistema inmune de formas inesperadas?

La realidad es que la regulación aún no ha alcanzado el ritmo de la ciencia. Aunque por ahora los investigadores trabajan en entornos estrictamente controlados, la vertiginosa velocidad del progreso sugiere que pronto veremos aplicaciones clínicas o industriales en funcionamiento. Sea cual sea el camino, no cabe duda de que el diseño de enzimas se consolidará como una herramienta indispensable en el desarrollo biomédico y biotecnológico. Estamos, en cierto modo, aprendiendo a hablar el idioma molecular de la vida; no solo para comprenderlo, sino para comenzar a escribir nuestros propios textos en un futuro cercano. Y aunque no estamos creando vida en su sentido más amplio, sí estamos ampliando sus posibilidades de maneras que hace apenas una década parecían inalcanzables. Diseñar enzimas desde cero ha dejado de ser un mero sueño futurista. Se ha
convertido en una nueva forma de hacer ciencia que nos invita a la reflexión, al
pensamiento crítico y a la vigilancia constante para seguir avanzando hacia lo
desconocido, con la ética y razón como nuestra mejor brújula.

AUTORA Cristina Yuntas Yanes