È un lavoro che “sposta improvvisamente l’ago della biologia di sintesi”, il settore della scienza che si occupa di riprodurre artificialmente sistemi biologici presenti in natura, “dalla teoria alla realtà”. Un breakthrough, come piace dire agli anglofoni, di tutto rispetto: la produzione in laboratorio, per la prima volta, di un cromosoma eucariotico funzionale e il suo impianto in una cellula vivente. Il cromosoma artificiale si chiama snyIII, è stato creato a partire dal genoma del Saccharomyces cerevisiae – il lievito comunemente usato per produrre la birra – e per riuscire a comporlo ci sono voluti sette anni e gli sforzi di un’équipe di scienziati di tutto il mondo. Come raccontano gli autori della ricerca, pubblicata su Science, il cromosoma artificiale potrà essere utile per la produzione di nuovi farmaci, materie prime e biocarburanti.
“Il nostro lavoro rappresenta il più grande passo avanti mai compiuto verso la costruzione del genoma completo del lievito”, spiega Jef Boeke, del Nyu Langone Medical Center’s Institute for Genetic Systems, coordinatore dell’équipe. “È il cromosoma più modificato mai creato in laboratorio. Ma quello che realmente fa la differenza è la sua integrazione in una cellula vivente di lievito: abbiamo mostrato che le cellule con il cromosoma sintetico sono sostanzialmente normali. Si comportano in modo identico alle cellule naturali, ma possiedono nuove capacità e riescono a eseguire attività che le altre, semplicemente, non possono fare”.
Gli scienziati hanno scelto il terzo cromosoma del lievito (uno dei più piccoli e semplici da gestire) e messo insieme 273.871 coppie di basi di Dna – leggermente meno rispetto a quelle nel lievito originale, che ne ha 316.667 – apportandovi diverse modifiche. In particolare, hanno rimosso le sezioni ripetitive di 47.841 coppie di basi, ritenute non necessarie per la riproduzione del cromosoma, e il cosiddetto junk Dna, quello che non codifica alcuna proteina particolare. Inoltre, vi hanno aggiunto altri insiemi di coppie perché fosse possibile riconoscere il Dna sintetico da quello nativo ed eliminare o muovere i geni sullo snyIII. Un’operazione rischiosa: “Modificare il genoma è come fare un salto nel buio. Una sola modifica sbagliata e la cellula muore”, dice Boeke. “Noi ne abbiamo fatto oltre 50mila, e la cellula è ancora viva. Segno che il nostro cromosoma sintetico è robusto e funzionale”.
Per ricostruire il cromosoma senza comprometterne vitalità e funzionalità, gli scienziati hanno usato una tecnica di scomposizione (scrambling technique) che ha permesso loro di mescolare i geni come carte di un mazzo: “Ogni gene rappresenta una carta”, spiega Boeke. “Possiamo mettere insieme ogni gruppo di carte, cambiarne l’ordine e creare milioni e milioni di mazzi diversi, tutti in un piccolo quadrato di lievito. La sfida è di creare un mazzo di carte che sopravviva nelle condizioni più diverse ed estreme, come ad esempio ambienti con alti livelli di alcool”.
Un super-lievito di questo tipo, secondo gli scienziati, potrà essere usato per la produzione di farmaci, come l’artemisinina (un antimalarico), e vaccini, tra cui quello per l’epatite B. Sarà inoltre utile per lo sviluppo di biocarburanti più efficienti, come alcool, butanolo e biodiesel. Per non parlare della birra.
Via: Wired.it
Riferimenti: Science doi:10.1126/science.1249252
Credits immagine: Lucy Reading/Ikkanda
