“Batterio zombie”, il trapianto di Dna che riporta in vita i microrganismi

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Redazione Scienza e Tecnologia Redazione Scienza e Tecnologia   -   Il confine tra la vita e la morte, nel mondo della microbiologia, ha appena subito uno slittamento epocale: un gruppo di ricercatori statunitensi è riuscito a ottenere il primo “batterio zombie”, una cellula che, dopo essere stata resa funzionalmente inattiva, ha ripreso a vivere grazie all’impianto del genoma intero di un’altra specie. L’esperimento, pubblicato sulla piattaforma bioRxiv ancora prima di essere sottoposto al vaglio della comunità scientifica, porta la firma di Craig Venter, il pioniere della vita sintetica, e del suo istituto di San Diego. Si tratta del coronamento di un percorso iniziato oltre quindici anni fa, quando lo stesso team aveva presentato al mondo la prima cellula dal genoma interamente sintetizzato; oggi, il salto di qualità è rappresentato dalla possibilità di trasferire materiale genetico tra specie differenti, superando un limite che fino a ieri sembrava invalicabile.

La procedura utilizzata per ottenere queste “cellule zombie” – così ribattezzate dagli stessi scienziati – si basa su un trapianto genomico totale che aggira le incertezze metodologiche del passato. Per capire la portata del risultato, bisogna ricordare che nei decenni scorsi la modifica dei batteri era possibile solo all’interno della stessa specie; ogni tentativo di incrociare patrimoni genetici diversi si scontrava con un problema di fondo: i batteri tendono a integrare il nuovo Dna con quello vecchio attraverso meccanismi di ricombinazione omologa, rendendo quasi impossibile stabilire se il nuovo genoma fosse davvero l’unico a comandare la cellula. Per eliminare questa ambiguità, i ricercatori hanno prima “ucciso” il batterio ricevente, un Mycoplasma capricolum, utilizzando un chemioterapico (la mitomicina C) che ne ha danneggiato irreversibilmente il Dna originale, impedendogli di riprodursi ma lasciando intatte le macchine molecolari necessarie a tradurre le informazioni genetiche.

A questo punto, hanno introdotto in questi involucri cellulari ormai “vuoti” il genoma completo di un’altra specie, il Mycoplasma mycoides, prodotto in laboratorio. L’operazione, nota come whole genome transplantation, ha dato risultati sorprendenti: una frazione di quelle cellule, destinate a morire, ha iniziato nuovamente a crescere e a dividersi, mostrando di aver adottato a tutti gli effetti la nuova identità genetica. Come ha spiegato una delle autrici dello studio, Zumra Peksaglam Seidel, l’approccio ha ribaltato la logica tradizionale: invece di cercare di mantenere in vita la cellula durante l’operazione, si è scelto di farla morire per poi “resuscitarla” con un software genetico completamente nuovo. Questo metodo ha risolto definitivamente il problema dei falsi positivi, che avevano vanificato i precedenti tentativi di estendere la tecnica ad altri batteri.

La scommessa della biologia sintetica e le implicazioni per il futuro

Il successo di questo esperimento, se da un lato evoca suggestioni da romanzo post-apocalittico, dall’altro rappresenta una pietra miliare per la biologia sintetica, aprendo scenari concreti nel campo della medicina e dell’energia. La possibilità di riprogrammare un microrganismo morto con il Dna di un’altra specie trasforma di fatto la cellula in una “fabbrica” biologica pronta a svolgere funzioni che non esistono in natura, come la produzione mirata di farmaci o la sintesi di biocarburanti. I ricercatori del J. Craig Venter Institute hanno dimostrato che è possibile utilizzare queste cellule come cavie perfette per testare la funzionalità di genomi interamente progettati al computer, magari con l’ausilio dell’intelligenza artificiale, senza il timore che il patrimonio genetico originario interferisca con i risultati.

Non mancano, ovviamente, le voci di chi intravede in questa tecnologia un’arma a doppio taglio, ma gli autori dello studio sottolineano come l’attenzione sia attualmente concentrata sugli aspetti tecnici e sulla replicabilità del metodo. L’obiettivo dichiarato è estendere la tecnica a specie più complesse e di uso comune nei laboratori, come l’Escherichia coli, per le quali il trapianto di genoma si era finora rivelato particolarmente ostico a causa della presenza della parete cellulare e di meccanismi di difesa genetica più efficienti. Per ora, l’impresa è riuscita su microrganismi della classe dei Mollicutes, sprovvisti di parete, ma la strada per generalizzare il procedimento appare tracciata.

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