19 Settembre 2022
14:11

Create cellule sintetiche viventi a partire da batteri: producono energia, RNA e proteine

Un team di ricerca internazionale guidato da scienziati dell’Università di Bristol ha creato protocellule batteriogene con funzioni e attività biologiche.
A cura di Andrea Centini
Credit: Università di Bristol
Credit: Università di Bristol

Create in laboratorio cellule sintetiche “viventi” a partire da componenti ottenute da batteri. Queste cellule, tecnicamente chiamate protocellule batteriogene, hanno mostrato diverse funzionalità e attività biologiche, come la produzione di molecole contenenti ATP (adenosina trifosfato, l'energia delle cellule) e la sintetizzazione di RNA e proteine. Ma non solo. A seguito del metabolismo sintetico, infatti, il citoscheletro si è organizzato dando vita a una morfologia esterna simile a quella di un'ameba. Questo risultato eccezionale apre le porte alla produzione di cellule sintetiche ingegnerizzate potenzialmente sfruttabili in ambito medico e industriale. Per fare un esempio, potrebbero essere impiegate in specifiche terapie, per produrre biocarburanti più efficienti oppure per la produzione di alimenti.

A creare le protocellule batteriogene è stato un team di ricerca internazionale guidato da scienziati dell'Università di Bristol (Regno Unito) e del Bristol Center for Protolife Research, che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi della Scuola di Scienze dei Materiali e Ingegneria dell'Università Shanghai Jiao Tong di Shanghai e del CNRS – Centro di ricerca Paul Pascal dell'Università di Bordeaux (Francia). I ricercatori, coordinati dal professor Stephen Mann, docente presso la Facoltà di Chimica dell'ateneo britannico, hanno sviluppato queste cellule sintetiche attraverso un elegante esperimento che ha coinvolto due batteri distinti: Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa, entrambi patogeni opportunisti nell'uomo. Le colonie dei due batteri sono state trattate con peculiari goccioline di fluido viscoso, in modo che una popolazione finisse all'interno di esse e un'altra sulla superficie. Dopo di ciò, attraverso un enzima e una sostanza presente nel veleno degli imenotteri (come api, vespe e calabroni) chiamata melittina, hanno distrutto le membrane cellulari dei batteri e fatto fuoriuscire le componenti interne, che sono rimaste intrappolate nelle goccioline predisposte dai ricercatori.

In questo modo sono nate le protocellule composte da una membrana sintetica e parti interne di batteri, che hanno cominciato a organizzarsi e avviare processi biologici, tra i quali la produzione di molecole contenenti l'ATP (attraverso la glicolisi) e la sintetizzazione di RNA e proteine a partire dall'espressione genica, come indicato in un comunicato stampa dell'Università di Bristol. I ricercatori sono poi intervenuti per riorganizzare le componenti interne dei batteri, hanno condensato il DNA batterico in una struttura simile al nucleo, infiltrato citocheletro e vacuoli. La cellula sintetica così ottenuta si è organizzata morfologicamente con una struttura ameboide.

“Il nostro approccio all'assemblaggio di materiali viventi offre un'opportunità per la costruzione dal basso verso l'alto di costrutti simbionti di cellule viventi/sintetiche. Ad esempio, utilizzando batteri ingegnerizzati dovrebbe essere possibile fabbricare moduli complessi per lo sviluppo in aree diagnostiche e terapeutiche della biologia sintetica, nonché nella bioproduzione e nelle biotecnologie in generale”, ha chiosato il coautore dello studio Can Xu. “Si spera che il nostro attuale approccio batteriogeno contribuisca ad aumentare la complessità degli attuali modelli di protocellule, faciliti l'integrazione di una miriade di componenti biologici e consenta lo sviluppo di sistemi citomimetici energizzati”, gli ha fatto eco il professor Mann. I dettagli della ricerca “Living material assembly of bacteriogenic protocells” sono stati pubblicati sull'autorevole rivista scientifica Nature.

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