Uno sforzo internazionale vorrebbe creare lieviti a partire da DNA realizzato in laboratorio.
di Emily Mullin
Un gruppo internazionale di scienziati sta per raggiungere il proprio obbiettivo di sostituire tutto il materiale genetico di una cellula di lievito con DNA progettato in laboratorio. Il tentativo di dotare il lievito di birra di cromosomi artificiali segnala un passo avanti compiuto nella direzione di quella che i biologi definiscono una tecnologia per la creazione in laboratorio di forme di vita migliorate o completamente nuove. Il progetto, chiamato Synthetic Yeast 2.0, o Sc2.0 coinvolge circa 200 scienziati di 10 università.
Come pubblicato su Science, hanno cautamente rimpiazzato 5 dei 16 cromosomi del lievito con copie artificiali programmate ad a portare cambiamenti che potrebbero renderli più adatti alla produzione di biocombustibili e farmaci. “Stiamo essenzialmente accelerando l’evoluzione,” spiega Jef Boeke del New York University’s Langone Medical Center, a capo del progetto.
Associato al primo cromosoma di lievito sintetico già creato da questa stessa squadra, le strutture coprono ora più di un terzo dell’intero genoma del lievito. Il lavoro si basa su di una tecnologia studiata per la creazione di DNA in laboratorio. Boeke racconta che la sua squadra ha comprato DNA da fornitori commerciali, al costo di circa 10 centesimi per lettera. A questo ritmo, ci vorrebbe più di 1.25 milioni di dollari per coprire l’intero genoma del lievito, ma il costo dell’impresa intera, manodopera inclusa, è comunque di gran lunga superiore.
Il progetto per il lievito sintetico non è altro che la base di un progetto molto più impegnativo chiamato Genome Project-Write, a cui Boeke, partecipa. Scopo del progetto sarebbe la creazione di un intero genoma di pianta o animale, se non di un essere umano, ma ancora non ha trovato finanziatori. L’anno scorso ha ricevuto forti critiche da parte della comunità scientifica preoccupata del fatto che il progetto sarebbe irrealistico, non valutato a fondo ed eticamente dubbio.
L’idea delle forme di vita sintetiche è partita nel 2010 da ricercatori del J. Craig Venter Institute di Rockville, nel Maryland, che avevano rimpiazzato il genoma di un battere chiamato Mycoplasma mycoides con una copia da loro realizzata in laboratorio. Il lievito è più complicato. L’organismo monocellulare contiene molto più DNA di un battere, tutto avviticchiato in cromosomi contenenti ciascuno diverse centinaia di migliaia di geni. Secondo i leader del gruppo, tra cui Boeke e Joel Bader della Johns Hopkins University, riusciranno a rimpiazzare tutti e 16 i cromosomi del lievito con copie artificiali entro 2 anni oltre a realizzarne uno extra, un 17° cromosoma.
Per creare i cromosomi artificiali, gli scienziati del Sc2.0 si sono mossi un passo alla volta, controllando le condizioni di salute del lievito ad ogni sostituzione di materiale genetico con materiale sintetico. Nonostante Boeke e la sua squadra abbiano per lo più copiato sequenze di DNA già presenti nel lievito, lo hanno anche cambiato in svariati modi, rimuovendo ad esempio geni ‘spazzatura’ senza alcuna funzione evidente e trasferendo lunghi tratti di DNA da un cromosoma all’altro. Il lievito a continuato a crescere normalmente. Gli scienziati lo hanno anche munito di “back door” genetiche per rendere il lievito più facile da manipolare in futuro.
Daniel Gibson, della Synthetic Genomics di La Jolla, in California, crede chele tecniche utilizzate dalla squadra non siano ancora sufficientemente evolute per la creazione di un intero genoma umano artificiale. Tanto per cominciare, il DNA necessario costerebbe circa 300 milioni di dollari. Ci sono anche preoccupazioni sui possibili effetti ambientali di organismi creati dall’uomo. Secondo Gibson, per ora “lo scopo di questi organismi sarebbe il loro sviluppo in laboratorio.” Un giorno però, i cromosomi umani di design potrebbero trovare il proprio posto in trattamenti genetici evoluti. La terapia genetica prevede attualmente la sostituzione di un singolo gene nel corpo di una persona. Gli scienziati credono però che un piccolo cromosoma artificiale possa un giorno sostituire un’intera rete di geni mal funzionanti.
Pamela Silver, bioingegnere di Harvard i cui laboratori cercano di costruire un cromosoma umano artificiale, spera che la scienza possa un giorno progettare e costruire cromosomi senza dover usare una folta squadra di ricercatori. Siamo però ancora distanti da risultati simili, spiega: “A prescindere da cosa si intende creare di sintesi, serve un balzo tecnologico che renda quanto siamo in grado di fare oggi più veloce e migliorarne la qualità.”
Immagine: Cellule di lievito dal DNA completamente artificiale
(LO)
