SchwartzReport del 28.01.2008
Traduzione a cura di Daniela Rita Mazzella
JOHN ROACH – National Geographic News
La strada per l’Homo Superiorus si stabilizza e si amplia Gli scienziati hanno annunciato ieri di aver creato in laboratorio con notevole successo un intero genoma sintetico mettendo insieme il DNA del più piccolo batterio conosciuto, il Mycoplasma genitalium. Gli esperti considerano la ricerca un fondamentale progresso nella manipolazione genetica che condurrà un giorno alla creazione “di routine” di genomi potenzialmente sintetici tra cui quelli dei mammiferi. Leroy Hood, biochimico non coinvolto nello studio, ha comunicato in un e-mail che si tratta di “un importantissimo risultato”.
Lo stesso Hood, cofondatore dell’Istituto per la biologia di sistemi di Seattle, Washington, ha poi aggiunto, “ci troviamo davanti agli stadi iniziali di un importante passo nello studio del funzionamento dei geni in sistemi per creare complessi fenotipi”. Cammino verso la vita artificiale Il nuovo lavoro rappresenta un secondo passo altrettanto importante in un processo di tre stadi verso la creazione di vita sintetica, ha affermato Hamilton Smith, biologo e Premio Nobel al J. Craig Venter Institute di Rockville, nel Maryland.
Il primo passo, riferito l’anno scorso dallo stesso team dell’istituto Venter, è stato il trapianto di un genoma da una specie di batteri all’altra, cambiando efficacemente l’identità dell’insetto. “Il terzo passo, al quale stiamo attualmente lavorando, consiste nel prelevare il DNA chimicamente sintetizzato, presente nel tubetto di prova e metterlo in un batterio dove può assumere il controllo e produrre una cellula sintetica”, ha dichiarato Smith.
I ricercatori paragonano questo passo alla procedura di riavvio di un computer, dal momento che un genoma somiglia ad un sistema operativo alla base del funzionamento di una cellula. Il completamento efficace dello stadio finale creerebbe la prima forma di vita sintetica. La ricerca fa parte, del resto, di un progetto volto a creare una cellula con “il più piccolo numero di geni che possono ancora concedere la vita”, ha aggiunto Smith.
Il gruppo ha scelto il Mycoplasma genitalium perché contiene circa 485 geni, quelli più piccoli conosciuti di un organismo capace di sopravvivere da solo. I ricercatori ritengono che sono circa 400 i geni necessari per vivere. Dopo aver creato una copia sintetica del batterio, gli scienziati possono iniziare ad eliminare geni per determinare quali sono essenziali. Un tale risultato consentirebbe agli scienziati di creare forme di vita sintetiche capaci un giorno di produrre biocarburanti, risolvere il problema degli sprechi tossici e combattere il surriscaldamento globale. “Questo è solo l’inizio”, ha affermato Smith.
Composizione di genomi
Completare il secondo stadio non è stato per niente facile. Mentre gli scienziati possono assemblare piuttosto facilmente brevi sequenze di DNA, ordinare interi genomi al di fuori di un elenco sintetizzatore è difficile. Questo perché diverse coppie di base dei quattro blocchi componenti il DNA, adenina, citosina, guanina e timina sono uniti, i fili tendono a indebolirsi e alla fine rompersi. Prima di questa ricerca, per esempio, la più lunga stringa sintetizzata conteneva 32.000 coppie di base di DNA.
Il M. Il genoma Mycoplasma genitalium è 582.970 coppie di base. Così i ricercatori hanno suddiviso il genoma in 101 segmenti, chiamati cassette, ciascuna delle quali contiene tra 5.000 e 7.000 coppie di base di codice genetico.
I ricercatori hanno anche fatto dei passi volti ad attirare l’attenzione sul fatto che la tecnologia potrebbe essere usata impropriamente per progettare un virus mortale o che un innocente errore imprevisto potrebbe condurre i batteri in preda ad una furia violenta. I ricercatori hanno inoltre aggiunto filigrane al codice per differenziare il DNA sintetico da genomi del Mycoplasma genitalium. Essi hanno anche inserito un gene per bloccare la capacità del genoma sintetico di infettare gli esseri umani o animali. La maggior parte del lavoro di assemblaggio della cassetta è stato dato in appalto a società di genetica.
In laboratorio, intanto, Smith e i suoi colleghi hanno ideato una procedura per unire le 101 cassette in un genoma sintetico completo. Essi hanno combinato sezioni più grandi del genoma insieme in un tubetto di prova con enzimi trovati nel batterio Escherichia.
Dopo aver cercato senza risultati di combinare i quarti in metà nell’Escherichia, il gruppo è passato al lievito di birra e il genoma si è riconciliato attraverso un processo che il lievito utilizza per riparare DNA danneggiato. “Era piuttosto notevole”, ha detto Smith, spiegando che gli scienziati non sapevano che una singola cellula di lievito potrebbero raccogliere tutti i pezzi che si sovrappongono e assemblerebbe correttamente. “Il lievito avrà un grande ruolo in futuro nell’assemblaggio di grandi molecole del DNA”, lui stesso ha aggiunto. Smith e i suoi colleghi hanno raccontato del processo di assemblaggio in un documento pubblicato sul sito della rivista Science. “Importanti cambiamenti” nella genetica
Drew Endy è un professore assistente nel reparto di ingegneria biologica al Massachusetts Institute of Technology di Cambridge oltre che esperto nel campo della biologia sintetica. In un’e-mail, egli ha affermato che “ricostruire un genoma batterico naturale partendo dal nulla è una grande prodezza tecnica “. Mentre i genomi fino a otto milioni di coppie di base sono stati precedentemente assemblati dai frammenti esistenti di DNA, egli ha osservato che il nuovo risultato annuncia “importanti cambiamenti nella genetica”.
Entro il 2012, egli ha aggiunto, la tecnologia dovrebbe riuscire a costruire genomi di qualunque batterio o organismi di singole cellule con un nucleo orientato alla membrana.
“Ciò significa anche”,ha aggiunto, “che sarà possibile costruire cromosomi di mammiferi”.
