La nuova cellula sintetica in grado di replicarsi: vi presentiamo JCVI-syn3A.
Un passo verso il futuro sul generare una vita artificiale, o nel curare malattie che attaccano le cellule del nostro corpo.
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!
Come dicevamo, a crearla sono stati i ricercatori del J. Craig Venter Institute (JCVI) da cui prende il nome, di Rockville, l’istituto statunitense di ricerca genetica fondato dal pioniere della biologia sintetica Craig Venter, in collaborazione con gli studiosi del National Institute of Standard and Technology (NIST) e del Massachusetts Institute of Technology (MIT).
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L’unica del suo genere, indispensabile anche per salvare il pianeta
A questo team si deve l’identificazione di quelli che sono i geni indispensabili alla crescita e alla divisione cellulare di quasi tutte le specie batteriche conosciute, una scoperta che unita alla precedente esperienza del JCVI nello sviluppo di cellule con genoma sintetico minimo, ha permesso di costruire la prima unità batterica capace di espletare le funzioni cellulari vitali, compresa quindi la replicazione.
Il genoma di JCVI-syn3A, nel dettaglio, contiene solo 473 geni dei 901 del batterio minimo ottenuto nel 2016, chiamato JCVI-syn1.0, più altri 7 geni che permettono a JCVI-syn3A di comportarsi come una qualsiasi cellula batterica – 2 geni di divisione cellulare già noti, ftsZ e sepF e altri 5 geni la cui funzione era finora completamente sconosciuta.
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.
La resa dei conti
“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”.
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La creazione di JCVI-3A
La cellula artificiale è stata ottenuta lavorando con un’altra cellula sintetica, chiamata JCVI-syn3.0, e un insieme di 19 geni.
“Un mutante, JCVI-syn3A, sembrava crescere e dividersi come una cellula normale” hanno osservato i ricercatori guidati dallo scienziato della JCVI, Lijie Sun, co-autore principale dello studio che, insieme al team, dopo anni di studio ha identificato la serie specifica 7 geni responsabile della crescita e della replicazione cellulare.
JCVI-syn3.0 e JCVI-syn3A forniranno adesso una solida piattaforma per studiare l’evoluzione della divisione cellulare e delle dimensioni delle cellule.
“Il nostro lavoro utilizza la genetica inversa per comprendere la funzione dei geni coinvolti in processi cellulari di base, di controllo delle dimensioni e della forma delle cellule e della divisione cellulare. Così, ad ogni gene siamo in grado di accoppiare la sua funzione, qualcosa che ci avvicina al raggiungimento dell’obiettivo della progettazione di genomi per l’ingegneria cellulare”.
