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Questo batterio fluorescente è la cosa più vicina alla vita artificiale mai creata

Tranquilli comunque, siamo ancora lontani da Jurassic Park.

Alessandro Tavecchio

Alessandro Tavecchio

Immagine via: Nature

Tutta la vita sulla Terra utilizza lo stesso alfabeto di quattro lettere per il DNA. Questo almeno fino al passato recentissimo: il team di Floyd Romesberg dello Scripp Research Institute di San Diego, infatti, ha appena modificato un batterio aggiungendo due lettere extra nel suo codice genetico, X e Y. Non solo: con questo alfabeto esteso sono riusciti a far produrre al batterio una proteina fluorescente contenente un aminoacido artificiale, cioè che non viene utilizzato da nessun organismo in natura.

L’esperimento, descritto in paper pubblicato la settimana scorsa su Nature, è il culmine di 15 anni di lavoro del team di Romesberg nel campo della biologia sintetica, la disciplina che si occupa di ri-progettare radicalmente forme di vita. Il primo passo è avvenuto nel 2008, quando sono state identificate due molecole che potevano funzionare come lettere aggiuntive, in grado di appaiarsi senza modificare la forma della doppia elica del DNA e replicarsi in vitro. Nel 2014 si è arrivati allo step successivo: i primi organismi semi-sintetici viventi, in grado di incorporare le due lettere aggiuntive, X e Y, e trasmetterle alla generazione successive. Il DNA di questi batteri era però instabile: la modifica tendeva a sparire in poche generazioni. E le lettere aggiuntive, seppur replicate e trasmesse, non venivano mai lette e tradotte in proteine.

Solo nell’ultimo esperimento il team è riuscito a immagazzinare, trasmettere e utilizzare informazioni tramite il codice genetico espanso. In tutti gli organismi noti, le lettere del DNA sono lette tre alla volta, costruendo così 64 “parole” possibili. Queste parole, in sequenza, indicano quali dei 21 amminoacidi possibili devono essere utilizzati durante la costruzione delle proteine. Aggiungendo due nuove lettere, X e Y, le parole possibili aumentano fino a 216, dando spazio per combinazioni che indichino aminoacidi artificiali.

Nonostante gli elementi artificiali introdotti, il batterio semi-sintetico produce proteine e si moltiplica alla stessa velocità e con la stessa efficienza dei suoi cugini naturali.

Si tratta di un tipo di ingegneria genetica completamente nuovo. Il genoma sintetico minimo costruito da Craig Venter — a volte definito iperbolicamente vita artificiale — è stato ottenuto per sottrazione e addizione di elementi genetici pre-esistenti. Se Venter ha dipinto un quadro nuovo con colori naturali, Romesberg e i suoi hanno ampliato la tavolozza possibile e persino cominciato ad aggiungere nuove tonalità.

In questo caso, nel gene per la proteina fluorescente verde i ricercatori hanno inserito parole contenenti X e Y, che corrispondevano a un aminoacido artificiale durante la costruzione della proteina. Nonostante gli elementi artificiali introdotti, il batterio semi-sintetico produce proteine e si moltiplica alla stessa velocità e con la stessa efficienza dei suoi cugini naturali.

Questa capacità completamente nuova di includere aminoacidi artificiali potrebbe creare un ruolo chiave in futuro per gli organismi semi-sintetici nella produzione di farmaci con caratteristiche impossibili da ottenere fino a oggi. Una start-up fondata dallo stesso Romesberg, Synthorx, sta cercando di costruire una versione alternativa dell’Interleuchina-2, una proteina immunitaria che viene utilizzata come farmaco anticancro, ma che causa pesanti effetti collaterali. Inserendo nel posto giusto qualche aminoacido innaturale si potrebbe plasmare la proteina perché si attivi solo nei pressi del bersaglio corretto.

La preoccupazione più comune è che questi batteri semi-sintetici riescano a diffondersi in natura. Ma questi batteri, per ora, non sono in grado di sopravvivere senza che gli scienziati forniscano loro artificialmente le lettere X e Y. O, per dirla come Romesberg, “Non c’è rischio di uno scenario alla Jurassic Park.”