Una nuova tecnica innovativa inventata dai ricercatori del Dornsife College of Letters, Arts and Science della USC potrebbe rivoluzionare il campo della biologia sintetica. Conosciuto come CREATiNG (Cloning Reprogramming and Assembling Tiled Natural Genomic DNA), il metodo offre un approccio più semplice ed economico alla costruzione di cromosomi sintetici. Potrebbe far avanzare in modo significativo l’ingegneria genetica e consentire un’ampia gamma di progressi nella medicina, nella biotecnologia, nella produzione di biocarburanti e persino nell’esplorazione spaziale.
CReATiNG funziona clonando e riassemblando segmenti di DNA naturale del lievito, consentendo agli scienziati di creare cromosomi sintetici in grado di sostituire le loro controparti native nelle cellule. La tecnica innovativa consente ai ricercatori di combinare cromosomi tra diversi ceppi e specie di lievito, modificare le strutture cromosomiche ed eliminare più geni contemporaneamente.
Il ricercatore capo Ian Ehrenreich, professore di scienze biologiche alla USC Dornsife, ha affermato che il metodo rappresenta un notevole miglioramento rispetto alla tecnologia attuale. “Con CReATiNG possiamo riprogrammare geneticamente gli organismi in modi complessi precedentemente ritenuti impossibili, anche con nuovi strumenti come CRISPR”, ha affermato. “Ciò apre un mondo di possibilità nella biologia sintetica, migliorando la nostra comprensione fondamentale della vita e aprendo la strada ad applicazioni rivoluzionarie”.
Lo studio è stato pubblicato il 20 dicembre in Comunicazioni sulla natura.
CREATiNG rende la ricerca difficile più semplice ed economica
Il campo della biologia sintetica è emerso come un modo per gli scienziati di assumere il controllo delle cellule viventi, come lieviti e batteri, per comprendere meglio come funzionano e per consentire loro di produrre composti utili, come nuovi farmaci.
“Negli ultimi dieci anni circa, è emersa una nuova forma di biologia sintetica chiamata genomica sintetica, che prevede la sintesi di interi cromosomi o interi genomi di organismi”, ha affermato Ehrenreich. “Il problema della maggior parte delle ricerche sulla genomica sintetica è che comporta la costruzione di cromosomi o genomi da zero utilizzando pezzi di DNA sintetizzati chimicamente. Si tratta di un lavoro enorme ed estremamente costoso.”
Tuttavia, fino ad ora non c’erano alternative. “CReATiNG offre l’opportunità di utilizzare pezzi naturali di DNA come parti per assemblare interi cromosomi”, ha affermato Alessandro Coradini, ricercatore post-dottorato di Agilent, primo autore dello studio.
Il metodo rende la ricerca genetica avanzata più accessibile riducendo significativamente i costi e le barriere tecniche in modo che gli scienziati possano trovare nuove soluzioni ad alcune delle sfide più urgenti della scienza e della medicina oggi.
CREATiNG potrebbe aiutare la medicina, l’esplorazione dello spazio e altro ancora
I risultati sono particolarmente significativi per le loro potenziali applicazioni nella biotecnologia e nella medicina. CREATiNG potrebbe portare a una produzione più efficiente di prodotti farmaceutici e biocarburanti, contribuire allo sviluppo di terapie cellulari per malattie come il cancro e aprire la strada a metodi di biorisanamento ambientale, come la creazione di batteri che consumano sostanze inquinanti.
Il metodo potrebbe anche estendersi per aiutare gli esseri umani a vivere per lunghi periodi nello spazio o in altri ambienti difficili. Un giorno gli scienziati potrebbero utilizzare CReATiNG per sviluppare microrganismi o piante che potrebbero prosperare nelle stazioni spaziali o durante i viaggi spaziali a lunga distanza, anche se i ricercatori avvertono che ciò richiederebbe molte ricerche future.
Uno degli aspetti più sorprendenti dello studio, secondo i ricercatori, è il modo in cui la riorganizzazione dei segmenti cromosomici nel lievito può alterarne il tasso di crescita, con alcune modifiche che determinano una crescita fino al 68% più veloce o più lenta. Questa scoperta evidenzia il profondo impatto che la struttura genetica può avere sulla funzione biologica e apre nuovi percorsi di ricerca per esplorare ulteriormente queste relazioni.
A proposito dello studio
Oltre a Ehrenreich e Coradini, gli autori dello studio includono Christopher Ne Ville, Zachary Krieger, Joshua Roemer, Cara Hull, Shawn Yang e Daniel Lusk, tutti dell’USC Dornsife.
Lo studio è stato sostenuto dalla sovvenzione 2124400 della National Science Foundation, dalla sovvenzione R35GM130381 del National Institutes of Health e da una borsa di studio post-dottorato Agilent.
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