C'è chi la chiama alchimia batterica, e in effetti ha dell'incredibile. Utilizzando un “trapianto di genoma", una tecnica mai utilizzata prima, alcuni ricercatori sono riusciti per la prima volta a trasformare una specie di batterio in un'altra.

Si tratta dell'ultima avventura dell'americano Craig Venter, pioniere della genomica, e segna un nuovo passo avanti verso il suo più grande obiettivo, quello di poter generare forme di vita di origine sintetica. La scoperta è stata appena pubblicata sulla rivista Science.

Durante questi ultimi anni, Venter ed i suoi colleghi hanno individuato quello che chiamano un genoma minimo (ovvero il più piccolo genoma possibile che premetta l'esistenza della vita), che contiene meno di 400 geni necessari a sostenere la vita di una cellula.

Questo genoma è stato ottenuto eliminando sistematicamente vari geni di un batterio il cui genoma è particolarmente semplice per natura, il Mycoplasma genitalium, un parassita che viene trasmesso sessualmente e che infetta gli esseri umani.

L'obiettivo di Venter è quello di riuscire a sintetizzare chimicamente questo genoma a partire dai nucleotidi che compongono il DNA, e in seguito inserirlo nella cellula batterica.

Un primo passo per poter realizzare questo obiettivo riguarda lo sviluppo di una tecnica attraverso la quale poter sostituire il genoma del Mycoplasma con la nuova versione sintetica. La scoperta appena pubblicata relativa al "trapianto genetico" ha dimostrato che questa tecnica esiste davvero.

Il gruppo di ricerca di Venter, guidato da John Glass, del J. Craig Venter Institute a Rockville (nel Maryland, negli Stati Uniti), è riuscito a trasferire il genoma del Mycoplasma micoide all'interno di un altro parassita simile, chiamato Mycoplasma capricolum. Entrambe queste specie di batteri infettano capre, pecore e mucche.

A giudicare dalle proteine che il genoma "trapiantato" ha iniziato a sintetizzare, le cellule risultanti nel parassita che ospitava il nuovo genoma hanno dimostrato di essersi completamente trasformate nel Mycoplasma micoide.

Le cellule del Mycoplasma sono troppo piccole per poter essere modificate meccanicamente, e per questo i ricercatori hanno dovuto sviluppare laboriosi metodi chimici e fisici per poter estrarre il genoma da una specie e introdurlo nell'altra.

“Si tratta di un processo molto semplice teoricamente, ma molto complesso nell'esecuzione reale", spiega Craig Venter.

Per poter estrarre il genoma, i ricercatori hanno preso un tipo di Mycoplasma micoide che è resistente all'antibiotico tetraciclina, ne hanno aperto le cellule e attentamente fatto in modo che ne fossero “digerite" le proteine, rimanendo in questo modo solo con i cromosomi circolari intatti, ovvero il DNA.

Questi cromosomi sono stati quindi incubati con cellule di Mycoplasma capricolum all'interno di un polimero che stimola le membrane delle cellule a fondersi tra loro. Secondo i ricercatori alcune cellule del Mycoplasma capricolum si sono unite tra loro, inglobando allo stesso tempo il cromosoma del Mycoplasma micoide.

Infine, i ricercatori hanno trattato le colture di queste nuove cellule con la tetraciclina, in modo che solo le cellule di Mycoplasma capricolum che contenevano il genoma del Mycoplasma micoide potessero sopravvivere.

Il trapianto ha funzionato in circa 1 di ogni 150.000 cellule, e questo è stato sufficiente per generare buone colonie di batteri trasformati, che non contenevano più il DNA del Mycoplasma capricolum.

Non è ancora chiaro esattamente come il genoma del Mycoplasma micoide si sia trasferito all'interno delle cellule, ma i ricercatori hanno notato che le cellule che contengono genomi multipli si dividono velocemente, generando cellule che contengono solo uno dei genomi presenti nella cellula madre. Alla fine del processo le cellule che contengono il genoma del Mycoplasma capricolum vengono quindi velocemente eliminate dalla presenza dell'antibiotico tetraciclina.

Venter, che ha suscitato varie polemiche tentando in passato di brevettare il suo genoma minimo, ha effermato che gli sforzi del gruppo di ricercatori di sintetizzare da zero il genoma sono ancora in fase di sviluppo.

Una volta che il genoma sintetico sarà pronto, la tecnica di trapianto genetico appena scoperta dovrebbe permettere di generare velocemente il primo batterio “sintetico". “Pensiamo che non manchi molto, ormai si tratta di settimane o di pochi mesi", ha concluso Craig Venter.