Scienze

L’organismo con il codice genetico artificiale

Ricercatori hanno creato per la prima volta in laboratorio un batterio in grado di riprodursi trasmettendo le nuove “lettere” aggiunte nel suo DNA

In sintesi

Gli scienziati erano già riusciti a modificare artificialmente il DNA, aggiungendo una coppia di basi (nucleotide).

Ora sono riusciti a inserire questo DNA con una coppia artificiale di basi (chiamate X e Y) in un batterio.

E sono riusciti a farlo replicare senza errori e rapidamente.

Questo secondo passo è la vera notizia di oggi ed è un passo avanti notevole per la biologia sintetica e la progettazione di microrganismi artificiali.

L’alfabeto della vita sembra più una questione di caso che di necessità. Alle lettere che formano le parole del codice genetico, le famose basi adenina, timina, citosina, guanina identificate con le lettere A, T, C e G, che come si studia nei libri di biologia si uniscono a coppie nell’elica del DNA - adenina con timina, citosina con guanina – se ne possono aggiungere altre.

L’alfabeto si allunga, le lettere diventano sei invece di quattro, e forse si potranno scrivere parole in più, cioè sintetizzare proteine nuove e forse organismi inediti rispetto a quelli esistenti in natura.

La novità
Questo risultato è stato ottenuto da scienziati dello Scripps Research Institute, negli Stati Uniti. Come punto culminante di un lavoro che dura ormai da anni, hanno creato per la prima volta un organismo vivente il cui materiale genetico include una coppia artificiale di basi.

Questa coppia di basi, due molecole che i ricercatori hanno battezzato X e Y, si inserisce alla perfezione nell'intera molecola del DNA; inoltre nel processo di replicazione, che produce una copia del DNA, è vista dalle proteine che hanno questo compito come se fosse un frammento “naturale”. Fino a qualche tempo fa, però, tutto il procedimento si svolgeva in vitro, cioè nel chiuso delle provette e non nel complesso ambiente di un organismo vivente.

Nella scoperta, descritta su Nature, le nuove lettere dell'alfabeto genetico sono state appunto introdotte in un batterio, che si è replicato normalmente, copiando insieme al suo materiale genetico anche quello estraneo introdotto in laboratorio.

Per due lettere in più
Floyd Romesberg e il suo gruppo di ricerca lavoravano da oltre vent’anni alla ricerca di coppie di molecole che potessero funzionare come basi di DNA artificiale e, in linea teorica, servire a produrre organismi sintetici. «La vita sulla Terra, in tutta la sua diversità, è codificata da solo due coppie di basi di DNA, A-T e C-G» ha detto lo scienziato descrivendo il risultato del suo laboratorio. «Quello che abbiamo creato è un organismo che contiene stabilmente quelle due più una terza coppia di basi, non esistente in natura».

I ricercatori hanno prima ingegnerizzato un plasmide, una piccola molecola di DNA circolare, che le contenesse, e poi lo hanno inserito nel batterio Escherichia coli. Il microbo si è riprodotto normalmente, 24 volte in circa quindici ore. Nell’esperimento, il batterio conteneva una sola coppia delle nuove basi X e Y in aggiunta al suo patrimonio genetico naturale. Ora sarà da vedere se è possibile produrre un organismo che rimane funzionale aggiungendone di più. Il passo fondamentale, cioè che le basi sintetiche possano essere trascritte in RNA, e quindi produrre proteine, non è ancora stato dimostrato, anche se altri ci stanno lavorando e sembra che sia possibile.

Batteri produttori di farmaci
A che cosa potrebbe servire questo risultato della cosiddetta biologia sintetica? Secondo i ricercatori, per creare in futuro per organismi da usare come fabbriche di farmaci o altre sostanze impossibili da realizzare con cellule dotate solo di DNA naturale.

Nonostante le prevedibili polemiche sui possibili rischi di queste tecniche di manipolazione (e creazione, in questo caso, di nuovo materiale genetico), gli autori dell’esperimento assicurano che la tecnica è sicura e non rischia di produrre batteri potenzialmente pericolosi per l’uomo. In questo caso, le basi sintetiche devono essere fornite al microbo dall’esterno. Se il batterio dovesse accidentalmente introdursi nell’ambiente, morirebbe o tornerebbe a usare solo il DNA naturale perché non troverebbe il materiale per le nuove basi. C’è però da dire che altri ricercatori stanno lavorando per produrre cellule modificate geneticamente in modo che siano in grado di ricavare da sole le basi artificiali, e quindi in grado potenzialmente di sopravvivere per conto proprio.

Gli scienziati autori dell’esperimento hanno fondato un’azienda per cercare di sfruttare la loro tecnica per la produzione di virus o batteri da usare come vaccini. L’idea è che, inoculati, potrebbero facilmente indurre una risposta immunitaria senza però essere in grado di riprodursi, e quindi senza provocare la malattia.

8 maggio 2014 Chiara Palmerini
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