Forma di vita semisintetica ora completamente armata e operativa

William B. Kiosses, PhD, The Scripps Research Institute

Ogni essere vivente sulla Terra immagazzina le istruzioni per la vita come DNA, usando le quattro basi genetiche A, G, C e T.

Tutti tranne uno, cioè.

Nel laboratorio di San Diego di Floyd Romesberg, e in una startup da lui fondata, coltivano batteri con un codice genetico ampliato. Hanno altre due lettere, una coppia innaturale che chiama X e Y.

Romesberg, capo di un laboratorio presso lo Scripps Research Institute, per primo ha modificato i geni del batterio E. Coli ospitare i nuovi componenti del DNA nel 2014. Ora, per la prima volta, i germi utilizzano il loro codice espanso per produrre proteine ​​con componenti altrettanto insoliti.

Volevamo dimostrare il concetto che ogni fase dell'archiviazione e del recupero delle informazioni potrebbe essere mediata da una coppia di basi innaturale, dice. Non è più una curiosità

Il batterio è definito un organismo semisintetico, poiché mentre ospita un alfabeto espanso, il resto della cellula non è stato modificato. Anche così, Peter Carr, un ingegnere biologico presso il Lincoln Laboratory del MIT, afferma che gli scienziati stanno solo iniziando a imparare fino a che punto la vita può essere ridisegnata, un concetto noto come biologia sintetica.

Non sappiamo quali siano i limiti ultimi alla nostra capacità di progettare sistemi viventi e questo documento aiuta a dimostrare che non siamo limitati a quattro basi, dice. Penso che sia piuttosto impressionante.

L'umanità è rimasta delusa dalla ricerca della vita su Marte o Giove. Eppure i germi alieni che crescono a San Diego suggeriscono già che la nostra biologia terrestre non è l'unica possibile. Suggerisce che se la vita si fosse evoluta altrove, avrebbe potuto farlo utilizzando molecole molto diverse o forze diverse, dice Romesberg. La vita come sappiamo che è potrebbe non essere l'unica soluzione e potrebbe non essere la migliore.

Gli sforzi di Romesberg per deporre un uovo di cuculo genetico all'interno dei batteri sono iniziati 15 anni fa. Dopo aver creato una coppia candidata di nuove lettere genetiche, il primo passo è stato aggiungerle al genoma di un batterio e mostrare che poteva usarle per memorizzare informazioni. Cioè, l'organismo potrebbe attenersi al DNA innaturale e anche copiarlo fedelmente mentre si divideva?

La risposta, ha mostrato il suo laboratorio nel 2014, era sì. Ma le prime versioni dei batteri non erano troppo salutari. Sono morti o si sono liberati delle lettere in più nel loro DNA, che sono immagazzinate in un mini-cromosoma chiamato plasmide. Nelle parole di Romesberg, le sue creazioni mancavano della forza d'animo della vita reale.

Entro quest'anno, il team aveva ideato un batterio più stabile. Ma non era sufficiente dotare il germe di un codice in parte alieno: era necessario utilizzare quel codice per creare una proteina in parte aliena. Questo è ciò che il team di Romesberg, riportando oggi sul diario Natura , dice di averlo fatto.

Usando le lettere extra, hanno incaricato i batteri di produrre una proteina verde brillante che contiene un singolo aminoacido innaturale. Abbiamo memorizzato le informazioni e ora le abbiamo recuperate. La prossima cosa è usarlo. Faremo cose che nessun altro può, dice Romesberg.

Il vantaggio pratico di un organismo con un alfabeto genetico più ampio è che ha un vocabolario più ampio: può assemblare proteine ​​con componenti che normalmente non si trovano in natura. Ciò potrebbe risolvere alcuni problemi complicati nella chimica medicinale, che è l'arte di modellare le molecole in modo che facciano esattamente ciò che è desiderato nel corpo, e niente che non lo sia.

Perseguendo tali obiettivi è una startup fondata da Romesberg, denominata Synthorx. Finora ha raccolto 16 milioni di dollari e spera di trasformare la scienza in nuovi farmaci. Un progetto mira a creare una nuova versione dell'interleuchina-2, un farmaco antitumorale con alcuni spiacevoli effetti collaterali. Forse i germi semisintetici potrebbero risolverlo scambiando alcuni componenti insoliti in punti chiave. Questa azienda ha bisogno di uscire dal laboratorio e di entrare in clinica, afferma il CEO appena insediato, Laura Shawver.

Carr afferma che un codice genetico ampliato potrebbe avere implicazioni oltre a fornire una scorciatoia per programmare nuove proprietà nelle proteine. Pensa anche che le nuove lettere potrebbero essere utilizzate per nascondere informazioni in modi che altri biologi non potrebbero facilmente vedere. Potrebbe essere utile per nascondere la proprietà intellettuale o, forse, per mascherare un'arma biologica.

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