Los lactobacilos, un grupo fundamental de bacterias lácticas, han sido protagonistas en la producción de alimentos fermentados y en la promoción de la salud humana gracias a sus propiedades probióticas. Estos microorganismos, naturalmente presentes en la microbiota humana, desempeñan roles esenciales en la modulación del sistema inmune, el equilibrio intestinal y la prevención de ciertas enfermedades. Sin embargo, para maximizar su potencial terapéutico y funcional, es fundamental contar con herramientas genéticas eficientes y seguras que permitan modificar sus características sin comprometer su inocuidad ni su aceptación en el mercado alimentario. En este contexto, la tecnología de edición genética ha experimentado avances significativos, destacando la edición base como una técnica innovadora y precisa que facilita la introducción de mutaciones puntuales en el genoma sin generar rupturas en el ADN ni requerir ADN donante. Este método, implementado recientemente en Lactobacilos mediante el sistema Target-AID, abre nuevas puertas para el desarrollo de cepas probióticas mejoradas y ofrece un enfoque prometedor para comprender funciones esenciales dentro de estos microorganismos.
La edición base Target-AID combina la especificidad del sistema CRISPR-Cas9 desactivado o con función nickasa con la acción de una enzima desaminasa de citosina, que induce conversiones de C a T en una ventana de edición específica. El principal beneficio de este sistema es la capacidad para lograr mutaciones puntuales con alta eficiencia, manteniendo la estabilidad genómica y evitando los riesgos asociados a los cortes de doble hebra típicos de la edición CRISPR convencional. Uno de los retos históricos en la ingeniería genética de Lactobacilos ha sido la toxicidad y baja eficiencia asociadas a los sistemas que inducen rupturas en el ADN, además de la necesidad de introducir fragmentos de ADN externo como plantilla para la reparación. La edición base elimina la dependencia de ADN donante, reduce la toxicidad celular y permite la edición simultánea de múltiples loci genómicos, un avance decisivo para la mejora rápida y segura de cepas probióticas. El desarrollo y optimización del sistema Target-AID en Lactiplantibacillus plantarum, una de las especies más investigadas y utilizadas en la industria alimentaria y probiótica, ha demostrado tasas de edición cercanas al 100%, tanto en modificaciones simples como en multiplexas.
Además, se ha adaptado exitosamente a otras especies como Lactobacillus gasseri, ampliando el espectro de aplicación en diversos lactobacilos de interés. Una aplicación práctica destacada ha sido la edición del gen urdA, que codifica la enzima urocanato reductasa responsable de la producción de imidazol propionato (ImP). Esta molécula se ha vinculado a la disfunción metabólica en diabetes tipo 2, afectando la tolerancia a la glucosa y la señalización de insulina. A través de la introducción de un codón de parada prematuro en urdA, se logró una reducción significativa en la producción de ImP sin afectar el crecimiento ni la capacidad fermentativa de la cepa editada. Esto representa un avance sustancial hacia el desarrollo de probióticos con características seguras y beneficiosas para el control de enfermedades metabólicas.
Más allá de la mejora funcional, el sistema Target-AID ha permitido la generación de mutantes transitorios en genes esenciales, como ftsZ, que regula la división celular. La edición puntual ha mostrado cambios fenotípicos reveladores, como la formación de células filamentosas, evidenciando la capacidad del sistema para estudiar funciones críticas en bacterias probióticas donde la manipulación genética tradicional es limitada o complicada por la inviabilidad de mutantes nulos estables. La precisión y la capacidad de multiplexación de Target-AID facilitan estrategias de ingeniería combinadas, donde múltiples genes pueden ser editados en una única intervención. Esto agiliza el desarrollo de cepas con rasgos mejorados para diversas aplicaciones, desde la producción de alimentos funcionales hasta terapias microbianas. Otro aspecto relevante es la aceptación regulatoria de organismos editados mediante técnicas que no incorporan ADN foráneo y cuyo perfil genético puede ser indistinguible de las mutaciones naturales.
Varias regiones mundiales reconocen estas características, abriendo la puerta a una comercialización más sencilla y a una mayor aceptación pública, aspectos cruciales para la difusión de probióticos diseñados genéticamente. Sin embargo, la aplicación de estas tecnologías requiere un cuidadoso análisis de los efectos genómicos y fisiológicos a largo plazo, así como una evaluación ética y social que contemple la percepción del consumidor y la bioseguridad. La transparencia, la investigación continua y la comunicación efectiva serán pilares esenciales para integrar estos avances en el sector alimentario y terapéutico. En conclusión, la implementación del sistema de edición base Target-AID en lactobacilos representa un salto cualitativo en la ingeniería de probióticos. Ofrece una herramienta altamente eficiente, precisa y versátil que permite tanto la mejora de cepas para la salud humana como el estudio profundo de funciones genéticas esenciales.
Estos avances no solo optimizan la capacidad de los probióticos para contribuir al bienestar, sino que también impulsan la innovación en biotecnología microbiana con implicaciones significativas en economía, nutrición y medicina preventiva. La combinación de biología sintética, edición genética y microbiología de alimentos vislumbra un futuro prometedor donde los probióticos personalizados y mejorados genéticamente serán parte integral de estrategias para una vida más saludable.
