Cellule artificiali in grado di crescere come i batteri?


    Un gruppo di ricercatori USA è riuscito a modificare delle cellule artificiali in modo da permetterne la crescita e la divisione cellulare in modo simile alle cellule batteriche naturali.

    Nel 2016, i ricercatori guidati da Craig Venter presso il J. Craig Venter Institute di San Diego, in California, USA hanno annunciato di aver creato cellule sintetiche "di base". Il genoma in ogni cellula conteneva solo 473 geni chiave ritenuti essenziali per la vita.

    Le cellule sono state chiamate JCVI-syn3.0 e sono state in grado di crescere e dividersi su piastre di petri rivestite con terreno di coltura contenente agar in modo da produrre gruppi di cellule chiamate colonie.

     

    Ma ad un esame più attento delle cellule durante le fasi di divisione cellulare dell'epoca, Venter e i suoi colleghi notarono che tali cellule non si stavano dividendo uniformemente per produrre cellule figlie identiche come fa la maggior parte dei batteri naturali. Le cellule invece producevano cellule figlie di forme e dimensioni bizzarre.

     

    «I creatori delle cellule JCVI-syn3.0 avevano buttato via tutte le parti del genoma che ritenevano non essere essenziali per la crescita», scrive la dott.ssa Elizabeth Strychalski presso il National Institute of Standards and Technology, USA. Ma la loro definizione di ciò che era necessario per la crescita si è rivelata essere ciò che invece era necessario per far crescere meravigliose colonie di cellule su una piastra di petri rivestita con agar, scrive la ricercatrice.



    Immagine - Alcuni dei primi micoplasmi sintetici prodotti da Craig Venter e dai suoi colleghi. Credits: THOMAS DEERINCK, NCMIR (National Center for Microscopy and Imaging Research)/SCIENCE PHOTO LIBRARYImmagine - Alcuni dei primi micoplasmi sintetici prodotti da Craig Venter e dai suoi colleghi. Credits: THOMAS DEERINCK, NCMIR (National Center for Microscopy and Imaging Research)/SCIENCE PHOTO LIBRARY

    Reintroducendo alcuni geni in queste cellule batteriche artificiali e monitorando successivamente al microscopio quale influenza avevano tali modifiche sulla crescita cellulare, la dott.ssa Strychalski e i suoi colleghi sono riusciti a individuare con precisione sette geni aggiuntivi necessari per far dividere le cellule in modo uniforme.

     

    Nel momento in cui i ricercatori hanno aggiunto questi sette geni alle cellule JCVI-syn3.0 per produrre una nuova cellula sintetica hanno scoperto che tale modifica è stata sufficiente per ripristinare la normale e uniforme divisione e crescita delle cellule.

     

     

    Strychalski e i suoi colleghi hanno scoperto che mentre due dei sette geni erano già noti per essere coinvolti nella divisione cellulare, cinque di essi erano ancora senza una funzione nota. «È stato sorprendente», aggiunge la ricercatrice.

    «Questi cinque geni esulano dall'ambito di ciò che conoscevamo», scrive il dott. James Pelletier ricercatore presso il Massachusetts Institute of Technology nonché coautore dello studio.

    «La cellula minima ha molti geni dalle funzioni sconosciute che, sebbene non abbiamo idea di cosa fanno, sono necessari per la vita della cellula, quindi questa rappresenta un'area eccitante per la ricerca futura», prosegue Pelletier.

     

    «Questa ricerca è incredibilmente importante per capire come funziona la vita e quali geni sono necessari per far funzionare le cellule in modo affidabile» scrive il dott. Drew Endy, Prof. di bioingegneria presso la Stanford University, California (USA).

    «La ricerca di base sulle cellule di base ci aiuta a comprendere i principi dei fenomeni della vita e la storia evolutiva della vita», scrive Kate Adamala, Prof.ssa di genetica all'Università del Minnesota, Minneapolis (USA). Questo perché la cellula di base rappresenta una buona analogia con l'ultimo antenato comune universale di tutta la vita sulla Terra.

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    La nuova scoperta, inoltre, «ci avvicina all'ingegneria delle cellule vive completamente definite, comprese e controllabili», aggiunge Adamala. «Libere dalla complessità dei sistemi vivi naturali, le cellule sintetiche sono uno strumento sia per la ricerca di base sia per la biotecnologia».

    «Le potenziali applicazioni dello studio sono vaste, in agricoltura, nutrizione, biomedicina e bonifiche ambientali», scrive Jef Boeke, Prof. presso il dipartimento di biochimica e farmacologia molecolare della New York University. «Un passo cruciale per arrivare a correggere e perfezionare il codice biologico».

    Riferimenti

    Lo studio "Genetic requirements for cell division in a genomically minimal cell" è stato pubblicato sulla rivista Cell.