Vita artificiale, ottenuto il primo lievito con il 50% di dna sintetico

Svolta per una futura e possibile “vita artificiale”. E’ stato ottenuto infatti il primo lievito che ha circa il 50% del Dna sintetico, con cromosomi costruiti in laboratorio. Descritto in una serie di articoli pubblicati sulle riviste Cell, Molecular Cell e Cell Genomics, è stato ottenuto dal progetto internazionale Synthetic Yeast Genome Project.

Vita artificiale, la svolta

Un risultato che ha una portata rivoluzionaria sia per la ricerca, in quanto aiuterà a capire meglio il Dna naturale, sia per le possibili applicazioni in molti campi, dall’industria alla biomedicina, “dalla creazione di nuovi ceppi microbici per una bioproduzione più verde, fino ad aiutarci a comprendere e combattere le malattie”, osserva uno degli autori della ricerca, Ben Blount dell’Università britannica di Nottingham.

Dopo i primi virus e batteri progettati in laboratorio, la biologia sintetica è ora riuscita a integrare grandi quantità di Dna sintetico in un eucariota, ossia in un organismo più complesso e con cellule dotate di nucleo. Il lavoro, frutto di 10 anni di studi, ha permesso per la prima volta di produrre da zero il genoma di un eucariota, il dominio della vita di cui fanno parte anche i mammiferi, riuscendo a ottenere lieviti capaci di vivere e riprodursi avendo al loro interno ben 8 cromosomi artificiali su 16. Un successo che viene definito come una pietra miliare per la biologia sintetica.

“Anche se da tempo siamo in grado di modificare i geni, non eravamo mai stati in grado di scrivere da zero il genoma di un eucariota. Questo lavoro è fondamentale per la nostra comprensione degli elementi costitutivi della vita e ha il potenziale per rivoluzionare la biologia sintetica”, ha detto Patrick Cai, esperto di Genomica sintetica dell’Università di Manchester. I ricercatori hanno progettato il Dna del Saccharomyces cerevisiae, il comune lievito di birra, che è un organismo eucariota, caratterizzato cioè da cellule che hanno un nucleo al cui interno è presente il materiale genetico.

L’importanza del traguardo raggiunto ora, frutto di 10 anni di lavoro, è proprio nella complessità del tipo di cellula, nella quale i ricercatori sono riusciti a integrare il materiale genetico sintetico in grande quantità: circa la metà dei cromosomi. Il punto di partenza sono stati i singoli cromosomi sintetici in popolazioni di lieviti, dunque cellule con 15 cromosomi naturali e uno sintetico. Hanno poi fatto incrociare tra loro le popolazioni andando a selezionare dopo ogni passaggio solo le cellule in cui erano presenti 2 cromosomi sintetici e proseguito così, per selezione, fino ad ottenere lieviti con il 50% di Dna sintetico. Questo metodo ha permesso di avanzare in modo graduale, limitando i possibili errori presenti nelle sequenze genetiche artificiali e che avrebbero portato alla morte delle cellule.

L’obiettivo adesso è riuscire a replicare in modo artificiale il Dna naturale in modo da studiarne aspetti ancora poco compresi, come le funzioni del cosiddetto Dna spazzatura che non viene usato in modo attivo per generare proteine. Proprio dal ‘debugging’, ossia dalla correzione dei piccoli errori presenti nel Dna sintetico sono arrivate, affermano i ricercatori, le scoperte più importanti. “Anche se da tempo siamo in grado di modificare i geni, non eravamo mai stati in grado di scrivere da zero il genoma di un eucariota. Questo lavoro è fondamentale per la nostra comprensione degli elementi costitutivi della vita e ha il potenziale per rivoluzionare la biologia sintetica”, ha detto Patrick Cai, esperto di Genomica sintetica dell’Università di Manchester. Le applicazioni a breve potranno essere tantissime in quanto i lieviti sono già oggi ampiamente usati nel mondo industriale, sia nei processi che per produrre molecole e farmaci, come l’insulina. Il prossimo passo sarà sostituire tutti i 16 cromosomi e imparare modificarne la composizione.

“I potenziali benefici di questa ricerca sono universali: il fattore limitante – ha concluso Cai – non è la tecnologia, è la nostra immaginazione”.