Syn57, la nuova forma di vita creata in laboratorio: cos’è il batterio sintetico nato a Cambridge
Una nuova forma di vita, creata in laboratorio, sta sfidando i principi del codice genetico naturale: si tratta di Syn57, un batterio sintetico progettato dagli scienziati del Medical Research di Cambridge che, a differenza di quasi tutte le forme di vita conosciute, utilizza solo 57 codoni (le triplette di tre nucleotidi che codificano per i singoli amminoacidi) rispetto ai canonici 64 della sintesi proteica.
Il batterio Syn57 è il risultato di un notevole intervento di bioingegneria su un genoma sintetico di Escherichia coli, il microrganismo che riveste l’importante ruolo di specie modello nella ricerca scientifica e biotecnologica (è stato il primo ad essere geneticamente modificato per la produzione di insulina umana), oltre ad essere uno dei batteri che normalmente vive nell’intestino di persone e animali – anche se talvolta può causare infezioni intestinali, all’apparato urinario e altre parti del corpo.
In questa sua nuova versione sintetica con un codice genetico semplificato, dettagliata in uno studio pubblicato sulla rivista Science Advances, il batterio Syn57 potrà essere riprogrammato in maniera più estesa, offrendo maggiori opportunità di sintetizzare polimeri completamente nuovi.
Cos’è il batterio sintetico Syn57
Il batterio Syn57 è una variante sintetica di Escherichia coli creata nel Laboratorio di Biologia Molecolare del Medical Reseach Council di Cambridge: rispetto al ceppo originario, Syb57 ha un genoma che utilizza solo 57 codoni (le triplette di tre nucleotidi che codificano per i singoli amminoacidi) per la sintesi proteica, anziché i canonici 64.
Nello specifico, Syn57 ha sette codoni in meno: quattro dei sei che codificano per l’amminoacido serina; due dei quattro che codificano per l’amminoacido alanina; e un codone di stop. Ognuno di questi codoni è stato sostituito da uno dei codoni sinonimi, in modo che la sintesi proteica dia gli stessi prodotti finali. “In totale – hanno spiegato gli scienziati del Medical Reseach Council di Cambridge – l’impresa ha richiesto la ricodifica di oltre 101.000 codoni su un genoma sintetico di 4 milioni di di basi”.
Come è stato creato il batterio sintetico Syn57
Il batterio Syn57 è stato ottenuto attraverso una ricodifica completa di un genoma sintetico di Escherichia coli: per questa importante operazione di progettazione e sintesi, i ricercatori hanno suddiviso il genoma in 38 frammenti, ciascuno di circa 100.000 basi, che sono stati riprogrammati e sintetizzati singolarmente, utilizzando una tecnica di ricombinazione omologa in lievito.
I frammenti così ottenuti sono stati poi inseriti in una cellula di Escherichia coli mediante una variante del metodo Replicon Excision Enhanced Recombination, denominata uREXER, che combina la tecnologia di ingegneria genetica CRISPR-Cas9 con la ricombinazione lambda-red, permettendo di sostituire in un unico passaggio il DNA genomico del microrganismo con il DNA sintetico creato dagli scienziati.
Queste operazioni hanno portato alla creazione di Syn57, il primo batterio sintetico che utilizza 57 codoni per la sintesi proteica. “Rappresenta un nuovo capitolo nel codice genetico della vita – hanno evidenziato gli scienziati – . Syn57 dimostra che la vita funziona anche con un codice genetico notevolmente semplificato”.
Syn57, la nuova forma di vita che apre le porte alla scienza
La creazione di un batterio come Syn57 rappresenta un’importante svolta per la scienza, dal momento che questo nuovo microrganismo è, come detto, una versione sintetica di Escherichia coli, uno degli organismi modello più utilizzati nella ricerca scientifica e biotecnologica per la facilità con cui è possibile la sua manipolazione genetica e la sua rapidità di crescita – E. coli è stato fondamentale nella produzione di una vasta gamma di enzimi e proteine utili, come l’insulina umana.
Utilizzando solo 57 codoni, anziché i 64 di Escherichia coli, Syn57 ha “più spazio” per l’introduzione di amminoacidi non canonici, offrendo maggiori opportunità di espandere ulteriormente il suo codice genetico. “Ciò consentirà di sviluppare polimeri innovativi” hanno aggiunto gli scienziati, che hanno inoltre in programma di lavorare con Syn57 “per dimostrare come non sia in grado di leggere il codice genetico canonico e possa quindi essere reso resistente alle infezioni virali”.
Ciò potrebbe rendere la produzione di farmaci più economica e affidabile, eliminando la costosa minaccia che i virus attualmente rappresentano in questi processi.
