Pronto il lievito sintetico, il 50% del Dna costruito in laboratorio

Ottenuto il primo lievito sintetico, con circa la metà dei cromosomi costruiti in laboratorio. Dopo virus e batteri, è la prima volta che la biologia sintetica riesce a riscrivere il genoma di un eucariota, un organismo complesso che appartiene alle stesso dominio della vita di cui fanno parte anche i mammiferi. Il risultato, pubblicato in una serie di articoli sulle riviste Cell, Molecular Cell e Cell Genomics, è stato ottenuto dal progetto internazionale Synthetic Yeast Genome Project che ha una portata rivoluzionaria sia per la ricerca, in quanto aiuterà a capire meglio il Dna naturale, sia per le possibili applicazioni in molti campi, dall’industria alla biomedicina.

«Abbiamo riscritto il sistema operativo del lievito di birra, aprendo una nuova era per l’ingegneria biologica. Siamo passati dal ritoccare una manciata di geni e siamo arrivati alla progettazione ex novo e alla costruzione di interi genomi», ha detto Patrick Yizhi Cai dell’Università di Manchester, tra gli autori principali di due degli articoli pubblicati dal Synthetic Yeast Genome Project. I ricercatori hanno progettato il Dna del Saccharomyces cerevisiae, il comune lievito di birra, che è un organismo eucariota ossia è caratterizzato dalla presenza di un nucleo ben definito al cui interno è presente il materiale genetico.

L’importanza del traguardo raggiunto ora, frutto di 10 anni di lavoro, è proprio nella complessità del tipo di cellula, nella quale i ricercatori sono riusciti a integrare il materiale genetico sintetico. E in grande quantità: la metà del corredo genico. Il punto di partenza sono stati i singoli cromosomi sintetici in popolazioni di lieviti, dunque cellule con 15 cromosomi naturali e uno sintetico. Hanno poi fatto incrociare tra loro le popolazioni andando a selezionare dopo ogni passaggio solo le cellule in cui erano presenti 2 cromosomi sintetici e proseguito così, per selezione, fino ad ottenere lieviti con il 50% di Dna sintetico.

Un metodo che ha permesso di avanzare in modo graduale, limitando i tanti possibili errori presenti nelle sequenze genetiche artificiali che avrebbero portato alla morte delle cellule, e raggiungere un traguardo finora impossibile. L’obiettivo adesso è riuscire a replicare in modo artificiale il Dna naturale in modo da studiarne aspetti ancora poco compresi, tra cui le funzioni del cosiddetto Dna spazzatura che non viene usato in modo attivo per generare proteine.

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Proprio dal ’debugging’, ossia dalla correzione dei piccoli errori presenti nel Dna sintetico sono arrivate, affermano i ricercatori, le scoperte più importanti. «Anche se da tempo siamo in grado di modificare i geni, non eravamo mai stati in grado di scrivere da zero il genoma di un eucariota. Questo lavoro è fondamentale per la nostra comprensione degli elementi costitutivi della vita e ha il potenziale per rivoluzionare la biologia sintetica», ha detto Patrick Cai, esperto di Genomica sintetica dell’Università di Manchester.