Creato in laboratorio primo organismo semi-sintetico. Il Dna artificiale trasferito in un batterio

Sviluppato il primo esempio di organismo semi-sintetico che ospita stabilmente una coppia di basi artificiali nel suo Dna.

La ricerca dello Scripps Research Institute, La Jolla, e' stata pubblicata su Nature.

Risulta essere il primo organismo vivente con un Dna 'potenziato': accanto alle tradizionali quattro lettere che costituiscono 'l'alfabeto della vita' ne sono state aggiunte due, chiamate X e Y.

E' il primo organismo semi-sintetico, capace di replicarsi e mantenere il suo Dna 'truccato', e rappresenta un nuovo fondamentale capitolo della biologia sintetica. 

Un "alfabeto genetico" o solo una coppia di basi (come A-T e C-G) costituisce i mattoni del Dna in tutte le forme di vita: ampliare il codice genetico incorporando coppie di basi aggiuntive potrebbe aprire la strada allo studio di tecniche per adeguare gli organismi a un grande numero di applicazioni pratiche.

La nuova coppia di lettere è stata inserita all'interno del genoma di un comune batterio Escherichia coli al fianco delle tradizionali coppie di lettere A-T e C-G, senza alterare il funzionamento del batterio, che replicandosi le ha trasmesse alle nuove generazioni.

"Lo studio che ha portato alla creazione del primo esempio di organismo semi-sintetico con Dna ampliato con coppie di basi artificiali e' interessante perche' potrebbe costituire uno strumento molto importante per la lotta contro l'antibiotico-resistenza, uno dei maggiori problemi per la medicina attuale".

Lo ha detto all'AGI il genetista Giuseppe Novelli, rettore dell'Universita' di Roma Tor Vergata.

"La novita' principale - continua Novelli - sta proprio nell'aver ottenuto una cellula vera con questo Dna espanso. Gli scienziati hanno inserito basi artificiali in un plasmide di Dna, un elemento biologico esistente, e questo non e' stato riconosciuto come estraneo e dunque distrutto".

La ricerca, secondo il genetista, potrebbe avere importanti ricadute pratiche, soprattutto nel campo della medicina.

"Questa tecnica - ha spiegato Novelli - potrebbe risultare molto utile perche' basi simili a queste potrebbero essere introdotte per modificare organismi biologici esistenti e andare a incidere sulla loro resistenza agli antibiotici in modo, per esempio, da aumentare la sensibilita' e la vulnerabilita' dei batteri agli antibiotici. Inoltre, potrebbe servire per sintetizzare proteine composte da amminoacidi diversi dai venti naturalmente disponibili".

In precedenza, Floyd Romesberg e colleghi avevano sviluppato una coppia di basi artificiali (d5SICSTP e dNaMTP) che riusciva ad attraversare con successo il processo di replicazione del Dna in un sistema privo di cellule purificate.

Tuttavia, replicare questo risultato in una cellula vera e propria poteva essere tutt'altro che semplice dato che, per esempio, non sarebbe stato facile ottenere basi azotate artificiali nella cellula.

Ma oggi i ricercatori hanno fatto il passo ulteriore, inserendole e facendole integrare perfettamente nel Dna di un batterio.

In altre parole, sono riusciti nel difficile compito di far accettare la nuova coppia di lettere alle molecole 'poliziotto' che verificano costantemente la presenza di intrusioni o errori genetici.

Il prossimo passo, spiegano i ricercatori, sarà inserire le nuove lettere anche in regioni più 'importanti' del genoma, ossia verificare che possano essere usate attivamente dalla cellula anche per il suo funzionamento.

Il 'potenziamento' delle lettere tradizionali del Dna apre ora la porta alla possibilità di creare nuove proteine con 'mattoni' non esistenti in natura e si prevede fin da ora un ampio dibattito etico e sulla brevettabilità di questi esseri viventi 'semi-naturali'.

Nel nuovo studio i ricercatori hanno dimostrato che nelle cellule con un trasportatore che porta le basi azotate in una cellula di Escherichia coli, la coppia artificiale di basi puo' essere incorporato con successo in un plasmide replicante.

Il Dna del plasmide viene replicato senza incidere significativamente sulla crescita delle cellule, e le coppie di basi innaturali non sono riconosciute come anomale nel processo di riparazione del Dna.

In questo modo, l'organismo puo' stabilmente propagare un alfabeto genetico espanso.