cellula: Così nasce la vita artificiale Dalla scienza la prima cellula

Svolta epocale nella ricerca. È controllata da un Dna sintetico ed è in grado di dividersi e moltiplicarsi.

È stata costruita in laboratorio la prima cellula artificiale, controllata da un Dna sintetico e in grado di dividersi e moltiplicarsi proprio come qualsiasi altra cellula vivente. Il risultato, pubblicato su Science, è stato ottenuto negli Stati Uniti, nell'istituto di Craig Venter. Si tratta di una svolta epocale nella ricerca.

BATTERI SALVA-AMBIENTE - Con questo nuovo passo il traguardo della vita artificiale è ormai più vicino che mai e si comincia a intravedere la realizzazione di uno dei sogni di Venter: costruire batteri salva-ambiente con un Dna programmato per produrre biocarburanti o per pulire acque e terreni contaminati. Dopo avere ottenuto il primo cromosoma artificiale, la sfida è riuscire ad attivarlo, aveva detto Venter appena due anni fa. Adesso ha raggiunto il suo obiettivo e lo ha fatto unendo, come tessere di un puzzle, i risultati ottenuti negli ultimi cinque anni. Il primo passo, nel 2007, era stato la costruzione di un Dna sintetico; quindi nel 2009 sempre il gruppo di Venter ha eseguito il primo trapianto di genoma da un batterio a un altro. Adesso è ancora lo stesso gruppo, coordinato da Daniel Gibson, ad aver combinato i due risultati e aver assemblato la prima cellula sintetica.

«COMINCIA L'ERA POST-GENOMICA» - «Si tratta di un traguardo fondamentale dell'ingegneria genetica, non solo per possibili risvolti applicativi, ma anche perché segna la tappa iniziale dell'era post-genomica» commenta il genetista Giuseppe Novelli, preside della facoltà di Medicina dell'Università di Tor Vergata di Roma. «Di fatto Venter ha creato qualcosa che prima non c'era, un batterio prima inesistente, perché il genoma artificiale che ha costruito con una macchina in laboratorio contiene dei pezzetti di Dna che non esistono nel genoma del batterio presente in natura». Venter ha fatto tutto con una macchina, spiega ancora Novelli. «Prima ha letto la sequenza genomica del batterio in un database genetico, poi con un macchinario ha ricostruito chimicamente il genoma, aggiungendovi però nuove sequenze. Ha fatto pezzetti, ciascuno di 10 mila lettere di codice, poi li ha assemblati insieme fino a creare un genoma di oltre un milione di paia di basi. Poi ha inserito il genoma artificiale in un batterio svuotato del suo Dna e ha costruito una nuova forma di vita che funziona e si riproduce. La cellula così creata, infatti, prima non esisteva, e il suo genoma porta i segni distintivi della sua differenza dal batterio esistente in natura». «In futuro - conclude Novelli - si potranno creare nuove forme di vita capaci di produrre farmaci o di aiutarci contro l'inquinamento, per esempio batteri mangia-petrolio».

Per 15 anni, Craig Venter ha inseguito un sogno: costruire un genoma da zero e utilizzarlo per costruire la vita sintetica. Oggi sembra essere riuscito a realizzarlo: ha creato un genoma sintetico e lo ha trasferito con successo in un batterio, dal quale ha tolto il Dna naturale. Ha costruito così Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0, il primo batterio controllato da un genoma sintetico.


La nascita della prima colonia batterica dal genoma interamente sintetizzato da macchine di laboratorio risale a un mese fa, un microscopico grumo di cellule blu, apparentemente insignificanti, ma la rivista scientifica Science ne dà notizia con grande enfasi solo ora, alle 20 del 20 maggio. Artefici i tre moschettieri della vita artificiale, Craig Venter, Clyde Hutchinson III e Hamilton Smith, biologi molecolari del Jcvi (J Craig Venter Institute). È loro anche questo progresso verso la creazione di una vita veramente sintetica, che, promettono, è l’alba di una Genesi dell’uomo.

La vita progettata in laboratorio
«È la prima cellula sintetica fabbricata dall’uomo e la chiamiamo sintetica perché è derivata interamente da un cromosoma sintetico, costruito con 4 bottiglie di 4 diverse sostanze chimiche, le basi della vita, e un sintetizzatore chimico, il tutto manovrato da un computer che detta le istruzioni della sequenza » spiega Venter. «Queste apparecchiature oggi sono diventate potentissime e ci consentiranno in futuro di progettare quello che vogliamo. Abbiamo già in mente un lungo elenco di applicazioni». Fra le quali alghe capaci di catturare la CO2, microbi per produrre nuovi carburanti o nuove sostanze chimiche, velocizzare la produzione di vaccini, ripulire acque o suoli inquinati. Applicazioni che Venter ha già brevettato.

Un decennio di lavoro e contrattempi
Il lavoro è stato tutt’altro che semplice. Per non parlare dei contrattempi: nel procedimento una base sbagliata (una sola lettera chimica) sulle 10.001.080 del genoma batterico artificiale ha rallentato per ben 3 mesi la “creazione” costringendo i ricercatori alla faticosa ricerca dell’errore perché il microbo viveva, ma non faceva nulla: non si moltiplicava e non produceva proteine. Fortunatamente la base sbagliata è stata individuata e corretta e la colonia ha preso vita e adesso si comporta come il batterio naturale copiato.


Colla naturale. I ricercatori hanno inserito nel lievito gli spezzoni di Dna del M. mycoides per "incollarli" tra loro. Uno spezzone di 1080 basi si assembla in una stringa di 10 mila basi. Queste, reinserite nel lievito, formano una stringa 100 mila basi. Le 100 mila, nuovamente messe nel lievito, portano all'intero genoma composto di 1077 kilobasi (1.007.947 basi).








Al mercato del Dna
Il genoma sintetico del batterio è la copia pedissequa di un genoma già esistente in natura, quella del Mycoplasma mycoides (M. mycoides). In prima battuta, i ricercatori hanno comprato sul mercato migliaia di spezzoni del genoma artificiale del M. mycoides riducendolo ai minimi termini cioè privandolo di 14 geni apparentemente non necessari.
Tuttavia, le attrezzature oggi disponibili sono in grado di assemblare solo stringhe di Dna corte, mentre il genoma del M. mycoides è lungo oltre un milione di basi. Come superare questo ostacolo? Come incollare uno spezzone all’altro? I ricercatori sono ricorsi alla natura: il lievito possiede enzimi riparatori che incollano uno spezzone all’altro. I ricercatori hanno quindi inserito i loro spezzoni di Dna batterico nel lievito per ben tre volte, affidando alla natura il compito di legare uno spezzone all’altro fino ad avere il cromosoma batterico intero.

Nuova vita ai batteri
Infine hanno estratto il cromosoma naturale da un M. capricolum e vi hanno inserito il cromosoma dell’M. mycoides, che si è preso carico della parete cellulare e di tutte le sue strutture interne e ha cominciato a utilizzare le strutture dell’M capricolum per sintetizzare le proteine dell’M mycoides e farlo moltiplicare. «Abbiamo chiaramente trasformato una cellula in un’altra» spiega Venter.

Limiti e pericoli
E le potenziali applicazioni criminali? Per ora sono impensabili: il procedimento è troppo complesso perché possa essere utilizzato per esempio da bioterroristi. La produzione di questa nuova forma di vita è costata 40 milioni di dollari e il lavoro di 20 ricercatori impegnati a tempo pieno per oltre un decennio.
«Ci sono grandi difficoltà da superare prima che l’ingegneria genetica sia in grado di ridisegnare, mescolare, inventare il genoma di un organismo dal nulla» ha detto Paul Keim genetista molecolare della Northern Arizona University di Flagstaff alla rivista Science. Ma un altro passo verso la nuova Genesi artificiale è stato fatto.

COME SARÀ UTILIZZATO il BATTERIO,?
Un batterio con geni sintetici, costruiti ad hoc, può fare molte cose. Secondo Venter potrebbe produrre idrogeno o altre fonti di energia non inquinante per il futuro, a basso costo. Oppure assorbire CO2. O ancora servirà a costruire nuovi vaccini per l'influenza. L'unico limite all'utilizzo di questa scoperta, spiega Venter, «è la nostra immaginazione».
Il problema però non è come sarebbe possible utilizzarlo, ma come sarà effettivamente utilizzato. Anche quando arrivarono gli Ogm si disse che avrebbero reso verde il deserto, e sarebbero diventate coltivabili anche le terre troppo saline. Ma finora dai laboratori sono usciti solo semi resistenti agli erbicidi prodotti dalle aziende di agrobiotecnologie: uno spreco di ricerca quindi.
La vita artificiale sarà dunque un'altra promessa mancata della ricerca più estrema?

FONTI : focus.it, ANSA