Gli scienziati hanno appena preso un importante passo verso la realizzazione di vita da zero

La biologia sintetica ha fatto molta strada negli ultimi anni. Negli ultimi due decenni, gli scienziati sono stati in grado di passare da sintetizzare il genoma di un relativamente piccolo virus, l'epatite C, per la creazione di quello che i ricercatori chiamano la "prima cellula sintetica" da un organismo unicellulare. Eppure fino a poco tempo, i ricercatori erano in grado di costruire uno dei simboli più emblematici del nostro patrimonio genetico: il cromosoma eucariotico. Ora, un team di scienziati ha annunciato che l'età del cromosoma sintetico è su di noi, come uno studio pubblicato nel Scienza oggi rivela come il gruppo è stato in grado di costruire un cromosoma di lievito da zero - un esperimento che ha permesso alla squadra di rendere completamente funzionale "lievito designer."

Le cellule di lievito con "proprietà insolite."

cromosomi eucariotici appartengono a eucarioti - organismi come gli animali, le piante e le cui cellule di lievito contengono un nucleo legata alla membrana. Sebbene gli scienziati hanno già riusciti a costruire DNA virale e DNA batterico, non era stato raggiunto la sintesi di un cromosoma eucariotico. Così, quando gli scienziati hanno deciso di costruire un cromosoma da zero, che sapevano di dover pianificare con cura. "Non abbiamo fatto una copia carbone di un cromosoma esistente," dice Jef Boeke, un biologo molecolare presso la New York University e co-autore dello studio, "ma una versione ampiamente modificato progettato su un computer, utilizzando una serie di principi che sono stati previsti per rendere felice, lievito sano."

Questo un'attenta pianificazione è ciò che ha permesso ai ricercatori, insieme a 60 studenti universitari, per faticosamente pezzi stringa di DNA insieme e inserirli in cellule di lievito viventi. E 'anche quello che ha permesso loro di introdurre più di 500 modifiche alla sequenza nativa del cromosoma - un processo che ha prodotto cellule di lievito dotate di ciò che Boeke indicato come "proprietà insolite."

Riorganizzare il cromosoma "su richiesta."

Uno dei cambiamenti più significativi hanno introdotto è stata l'aggiunta di un gene chiamato "Cre". Questo gene è atipico perché produce una proteina, chiamata anche "cre," che può rimescolare la sequenza del cromosoma sintetico quando si entra in contatto con gli estrogeni - l'ormone sessuale umana. Questa tecnica è chiamata "l'approccio scrambling," e permette ai ricercatori di riorganizzare la struttura del cromosoma progettista "su richiesta" all'interno delle cellule di lievito viventi, solo con l'aggiunta di varie concentrazioni di estrogeni per mezzo di crescita, Boeke spiega. "Così, proprio come il rimescolamento di un set di carte, è possibile eliminare o duplicare qualsiasi sottoinsieme di geni e di generare un intero nuovo set di carte - o di una nuova sequenza genetica."

I ricercatori sperano di usare il metodo rimescolando per venire con lievito che può tollerare una più ampia gamma di condizioni ambientali, e che possono svolgere la fermentazione in modo più efficiente. Se possono farlo, le applicazioni saranno innumerevoli, perché questi microrganismi fare molto di più di quanto ci aiutano a fare la birra e pane. "Credo che vedremo tutti i tipi di prodotti realizzati in biosintetico batteri e lieviti nel corso dei prossimi 10 anni," Boeke dice. Questo progresso renderà la produzione di cose come farmaci antimalarici e composti di carburante diesel come molto più conveniente, dice. "Praticamente qualsiasi cosa fatta in lievito potrebbero beneficiare di questo approccio scrambling."

"Saremo in grado di fare molto di più quando siamo in grado di controllare tutti i suoi geni."

Ma interamente ingegnerizzato lievito designer non è sulla sua strada ancora. C'è molto lavoro da fare prima che i ricercatori possano veramente esplorare il tesoro di applicazioni che questa tecnica si generano, perché il lievito ha più di un cromosoma. In realtà, ha 16. "E 'improbabile che ci sarà rivoluzionare un settore riorganizzando un unico cromosoma," dice Boeke. Ma gli scienziati potrebbero essere in grado di rivoluzionare un certo numero di industrie se possono sintetizzare l'intera serie. "In definitiva vogliamo farlo con tutti e 16," Boeke dice, che dovrebbe prendere i ricercatori altri due o tre anni. "Questo è quando diventerà davvero interessante e potente, perché saremo in grado di fare molto di più quando siamo in grado di controllare tutti i suoi geni."

Boeke conosce alcune persone potrebbero mettere in discussione la saggezza di "controllo geni" in questo modo, ma lui non prende queste critiche molto sul serio. "A meno che non sussistono esclusivamente su frutta, noci e pesce, v'è una probabilità circa il 100 per cento si stanno godendo l'ingerenza svolto dai nostri antenati geneticamente orientati che hanno fatto l'allevamento selettivo." E in ogni caso, dice, ogni volta che il cromosoma progettista diventa troppo strapazzate, "esso si cancella fuori, si autodistrugge e il lievito muore," così i pericoli di questi tipi di interventi sono minimi.