I RICERCATORI CREANO IL PRIMO GENOMA SINTETICO COMPLETAMENTE ALTERATO


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The Guardian, 15 maggio

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Gli scienziati hanno creato il primo organismo vivente al mondo che ha un codice del DNA completamente sintetico e radicalmente modificato. Il batterio artificiale, prodotto in laboratorio da un ceppo che si trova normalmente nel terreno e nell’intestino umano, è simile ai suoi cugini naturali, ma sopravvive grazie a un set ridotto d’istruzioni genetiche. Una ricerca durata due anni, grazie alla quale i ricercatori del Laboratorio di Biologia Molecolare del Medical Research Council di Cambridge hanno letto e ridisegnato il DNA del batterio Escherichia coli (E coli), creando cellule con una versione sintetica del suo genoma alterato. Un esperimento che dimostra come la vita possa esistere anche in un codice genetico limitato e che apre la strada a organismi il cui assetto biologico diventa un requisito utile per produrre farmaci o per aiutarci nella resistenza a virus e parassiti.

Nel video la professoressa Jennifer Doudna, una dei pionieri dell’ingegneria del gene “Crispr-Cas9”, spiega come questa importante scoperta permetta cambiamenti precisi del nostro DNA, che possono essere usati per correggere mutazioni che causano malattie genetiche e per sradicare completamente una linea germinale. Doudna solleva i 4 temi chiave del dibattito attorno a questa scoperta rivoluzionaria e suggerisce quale sarà l’impatto più immediato. Ma cos’è l’editing genetico e come può essere usato per riscrivere il Codice della Vita? Il genoma artificiale contiene 4 m di coppie di base, le unità del codice genetico enunciate con le lettere G, A, T e C. Stampato interamente su fogli A4, copre 970 pagine, ed è dunque il più completo genoma artificiale realizzato dagli scienziati. 

Abbiamo iniziato il nostro lavoro senza sapere se realmente fosse possibile realizzare un genoma così grande e modificarlo in maniera così radicale”, sottolinea Jason Chin, l'esperto in Biologia Sintetica che ha guidato il progetto. In sostanza il DNA arrotolato all’interno di una cellula contiene le istruzioni necessarie per farla funzionare. Così, quando la cellula ha bisogno di più proteine per crescere legge il DNA che codifica la proteina giusta. Le lettere del DNA vengono lette in triplette chiamate codoni, come TCG e TCA. “Quasi tutta la vita, dalle meduse agli umani, utilizza 64 codoni. Ma molti di essi svolgono lo stesso lavoro. In totale, 61 codoni formano 20 amminoacidi naturali, che possono essere legati insieme come perle su una corda per costruire qualsiasi proteina in natura. Gli altri tre codoni sono dei segnali di stop: dicono alla cellula quando la proteina è fatta”, aggiunge Chin.

 Il nuovo organismo sintetico, “Escherichia coli Syn61”, su piastre
(Handout/Reuters)
Il team di Cambridge ha deciso di ridisegnare il genoma di “E coli” rimuovendo alcuni dei suoi codoni superflui. Lavorando al computer, gli scienziati ne hanno analizzato il DNA. Ogni volta che incontravano il codone TCG, che produce un amminoacido chiamato serina, lo hanno riscritto come AGC, una tripletta che compie lo stesso lavoro. Hanno sostituito altri due codoni in modo simile. Con più di 18.000 modifiche successive, gli scienziati hanno rimosso ogni occorrenza dei tre codoni dal genoma del batterio. Il codice genetico ridisegnato è stato poi sintetizzato chimicamente e, pezzo per pezzo, aggiunto a E coli, dove ha sostituito il genoma naturale dell’organismo. Il risultato, riportato sulla rivista “Nature”, è un batterio con un codice del DNA completamente sintetico e radicalmente modificato, il Syn61. “Un po’ più lungo del normale, cresce più lentamente, ma sopravvive”, assicura Chin.

"Poiché il suo DNA è diverso, i virus invasori avranno difficoltà a diffondersi al suo interno, il che lo rende a tutti gli effetti virus resistente”, aggiunge. Questo potrebbe portare benefici. D’altronde, E coli è già utilizzato dall’industria biofarmaceutica per produrre insulina per il diabete e altri composti medici per il cancro, la sclerosi multipla, gli attacchi cardiaci e le malattie degli occhi, ma interi cicli di produzione potrebbero essere rovinati se le colture batteriche fossero contaminate da virus. Inoltre, il codice genetico liberato potrebbe essere riproposto per fare in modo che le cellule producano enzimi e proteine. Nel 2010, gli scienziati statunitensi avevano annunciato la creazione di un organismo sintetico simile, il batterio, Mycoplasma mycoides, un genoma più piccolo di E coli - circa 1 m di coppie di base - che non è stato, però, radicalmente ridisegnato. Commentando l’ultimo lavoro, Clyde Hutchison, del gruppo di ricerca statunitense, ha dichiarato: “Questa scala di sostituzione del genoma è più ampia di qualsiasi sostituzione completa segnalata finora”. “Hanno portato il campo della genomica sintetica a un nuovo livello”, ha ribadito Tom Ellis, un ricercatore di biologia sintetica all’Imperial College di Londra che sta lavorando ad un genoma sintetico per il lievito di birra.