Verso la costruzione di una cellula artificiale

Craig Venter

Venter ha sintetizzato del DNA in grado di controllare tutte le funzioni della cellula, proprio come il DNA originale.

Nel 2003, JCVI (J. C. Venter Institute) aveva sintetizzato un piccolo virus capace di replicarsi nel suo ospite batterico.

Nel 2008 aveva sintetizzato un piccolo cromosoma batterico ma non era riuscito a farlo funzionare.

Nel 2009 era riuscito a trapiantare il DNA naturale di M. mycoides in M. capricolum.

Nel maggio 2009 ha trasferito il DNA sintetico del battere Mycoplasma mycoides in M.capricolum

1 tappa: sintetizzare, attraverso un sintetizzatore nucleotidico, più di mille porzioni di DNA della lunghezza di circa 1.000 basi, tra loro parzialmente sovrapponibili, che messe insieme corrispondono al genoma di Mycoplasma mycoides.

1080pb

Sintetizzatore automatico

1078 pezzi

2 tappa: le 1078 porzioni vengono ricombinate tra loro in pacchetti di 10, per ottenere 109 porzioni di DNA (in blu) più lunghe (circa 10mila basi) . Il processo di ricombinazione avviene in lievito

1078 pezzi di 1080pb vengono uniti

Totale 109 pezzi di circa 10.000pb

Tappa 3: uguale alle due. Per ricombinazione si ottengono 11 porzioni, indicate in verde, di lunghezza dieci volte maggiore delle porzioni precedenti (circa 100.000pb)

Nell’ultima fase, le 11 porzioni di DNA vengono ricombinate tra loro in modo tale da ottenere l’intero genoma (di M. mycoides), indicato con il cerchio rosso (1.077.947pb). Ora è possibile trasferire l’intero genoma all’interno della cellula ricevente (Mycoplasma capricolum).

Inoltre i punti in asterisco indicano ulteriori polimorfismi riscontrati. Alcune di queste variazioni sono volute (marchio), altre dovute a eventi di evoluzione spontanea.

Nel DNA sintetico mancano 14 geni non dispensabili

L’intero genoma sintetico viene trasferito all’interno della cellula

ricevente di Mycoplasma capricolum da cui era stato eliminato il DNA

La nuova cellula, chiamata Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 ha cominciato a sintetizzare le proteine del M. mycoides e a moltiplicarsi

I cerchi blu indicano le colonie batteriche in cui il trapianto di genoma artificiale ha avuto successo.

Sotto, in bianco e nero, una colonia di batteri "artificiali"alla micrografia elettronica.

La produzione di questa nuova forma di vita è costata 40 milioni di dollari e il lavoro di 20 ricercatori impegnati a tempo pieno per oltre un decennio.

Contrattempi: alcune basi sbagliate sulle oltre 10.000.000 del genoma batterico artificiale ha rallentato per ben 3 mesi la “creazione” costringendo i ricercatori alla faticosa ricerca dell’errore perché il microbo viveva, ma non faceva nulla: non si moltiplicava e non produceva proteine.

Utilità: le cellule sintetiche possono essere utili per: produrre vaccini; biocarburanti, assorbire CO2 in eccesso; eliminare inquinanti…..