Una nuova scoperta ci porta più vicini allo sviluppo di vita artificiale complessa. I ricercatori del Synthetic Yeast Genome Project hanno sintetizzato con successo sei dei 16 cromosomi che compongono l'intero genoma del lievito.
"È davvero eccitante", ha affermato George Church, genetista di Harvard. "Hanno affrontato alcune delle sfide più complesse. Gli altri due terzi del genoma del lievito saranno sintetizzati molto, molto più velocemente". Gli scienziati stanno lavorando sul lievito per diversi motivi. Si tratta infatti di un eucariote unicellulare che condivide molti processi cellulari con gli esseri umani.
Di recente, inoltre, i biologici lo stanno studiando per creare biocarburanti e farmaci. Un insieme completo di cromosomi sintetici consentirebbe agli scienziati di creare versioni di lievito più utili ed efficienti. Gli scienziati potrebbero, ad esempio, progettare un ceppo di lievito ottimizzato per sopravvivere in ambienti con molto alcol al fine di produrre etanolo in modo più efficiente.
"Quando puoi replicare tutti i cromosomi del lievito con versioni sintetiche, puoi farci molte cose", ha spiegato Eric Topol, genetista dello Scripps Research Institute. "È un grande passo avanti in biologia. Usiamo il lievito per tutto".
Per fare la sintesi del genoma i ricercatori del Synthetic Yeast Genome Project hanno usato un software ad hoc, BioStudio, ottenendo versioni sintetiche di cinque cromosomi del lievito. In BioStudio i ricercatori hanno modificato il DNA esistente del lievito, rimuovendo aree di ripetizione genetica e scambiando il DNA di un cromosoma con un altro, così da creare nuovi cromosomi ottimizzati sia per la ricerca che per l'industria.
Quel DNA è stato poi sintetizzato chimicamente in piccoli pezzi, assemblato in pezzi più grandi e infine in un intero cromosoma. I ricercatori hanno così sintetizzato cinque nuovi cromosomi, che si aggiungono al cromosoma 3 sintetizzato nel 2014.
I ricercatori hanno ottenuto sei cellule di lievito parzialmente sintetiche, ciascuna con un solo cromosoma sintetizzato. Per creare una cellula con 16 cromosomi sintetici, le cellule di lievito parzialmente sintetizzato saranno accoppiate tra loro fino a produrre una cella con un genoma interamente sintetico. Finora sono stati integrati in un'unica cellula tre nuovi cromosomi sintetici.
"Avevamo due obiettivi in mente", ha spiegato l'ingegnere biomedico Joel Bader della Johns Hopkins. "Volevamo essere in grado di rispondere a domande biologiche, come ad esempio come fare un cromosoma, e perché i geni sono organizzati in quel modo? Inoltre volevamo progettarli per la ricerca applicata, per realizzare piccole molecole di farmaci". L'obiettivo è ottimizzare il lievito eliminando le parti difettose conferite dalla natura.
A oggi i cromosomi sintetici non sono del tutto privi di errori, ma funzionano per lo più come speravano i ricercatori. Secondo Bader entro due o tre anni saranno sintetizzati e assemblati tutti e 16 i cromosomi. Questo però non significa che a breve avremo creato un organismo del tutto sintetico. Questo perché serve dell'altro. Il DNA, che codifica il materiale ereditario, e anche altre parti della cellula, come il citoplasma. Pensate al genoma come le istruzioni di un computer, a cui però serve tutto il resto per eseguire il vostro programma.
A breve termine, il genoma sintetico del lievito potrebbe permettere di creare lievito ad hoc per la produzione di vaccini, medicinali e biocarburanti più sostenibili. Per il futuro più lontano, invece, non ci sono potenzialmente limiti.
Hank Greely, bioeticista di Stanford, ritiene che bisogna ancora capire se la sintesi dell'intero genoma sia la migliore strada da percorrere, piuttosto che limitarsi a modificare i genomi esistenti. Secondo Joel Bader si tratta però di approcci complementari. Inoltre c'è un "piccolo" particolare da non dimenticare quando si parla di organismi sintetici, l'etica: l'uomo ha il diritto di creare vita sintetica?
"Viviamo in un mondo in cui già tutto quello che mangiamo è stato progettato dai nostri antenati e noi parliamo facilmente con persone a centinaia di chilometri", ha detto Greely. "La civiltà è come giocare a essere Dio. La questione non è se farlo, ma come farlo in modo intelligente. Dobbiamo capirlo".
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