La genómica sintética es un campo de la bioquímica que se centra en la creación del genoma, el ensamblaje completo de la información genética o hereditaria de un organismo necesaria para que ese organismo mantenga la vida. El genoma de un organismo está formado por moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN) que forman un código. Partes de este código, llamadas genes, controlan la creación y las interacciones de proteínas en las células del organismo, lo que permite que el organismo funcione. En genómica sintética, los científicos manipulan y recrean genomas con fines de investigación o para aplicaciones prácticas en la medicina y la fabricación de biocombustibles.
El ADN está compuesto por unidades estructurales repetidas llamadas nucleótidos, que forman pares de bases y crean los patrones que constituyen el código genético. Los nucleótidos y las secuencias de ADN se fabrican artificialmente para una variedad de aplicaciones bioquímicas, pero la genómica sintética es un proceso más complicado. Para crear un genoma sintético funcional, el genoma natural debe conocerse en su totalidad y replicarse exactamente o modificarse de tal manera que no se vean afectadas funciones cruciales.
En 2010, un equipo de investigación del Instituto J. Craig Venter en Rockville, Maryland, creó el primer genoma bacteriano sintético. La bacteria, Mycoplasma mycoides, tiene un genoma que consta de un millón de pares de bases. El equipo pudo replicar el genoma natural de la bacteria utilizando nucleótidos producidos sintéticamente e introducir el genoma sintético en la célula de una bacteria diferente, reemplazando el ADN de esa bacteria con el ADN sintético de Mycoplasma mycoides. Con el nuevo genoma en su lugar, la célula comenzó a funcionar como una célula Mycoplasma mycoides normal, con todas sus funciones intactas.
Las complicaciones en la síntesis de un genoma pueden surgir fácilmente debido a la complejidad de los sistemas involucrados. Por ejemplo, si un par de bases está fuera de lugar o falta, es posible que la celda no funcione en absoluto. De manera similar, los procesos bioquímicos mediante los cuales la célula lee e implementa la información en el ADN, y las interacciones químicas del entorno celular con el ADN, deben ser correctos.
La tecnología de genómica sintética se puede adaptar a aplicaciones industriales y comerciales, como la producción de biocombustible. A partir de 2011, algunas empresas están investigando la posibilidad de crear algas sintéticas que sean más eficientes que las algas naturales para atrapar y procesar dióxido de carbono en sustancias utilizables. Muchos investigadores creen que manipular las algas de esta manera puede hacer que la producción de biocombustible sea más rentable y comercialmente viable.
Otros proyectos en genómica sintética implican sintetizar solo una parte de un genoma para modificar un organismo para su uso en una capacidad industrial o científica. Un ejemplo es la modificación de los genomas de las plantas para hacer que los cultivos sean más resistentes a la sequía o las plagas. En medicina, los microbios se pueden alterar genéticamente para actuar como remedios para ciertas enfermedades o ayudar en la terapia génica.