Realizzata la prima cellula sintetica con una funzione vitale

I ricercatori che l’hanno costruita la chiamano “la bolla” per la sua forma perfettamente sferica, ma quando avverte un cambiamento nell’ambiente chimico che la circonda si modifica e assume una forma irregolare per potersi muovere. Proprio come fa una cellula naturale.
È la prima cellula costruita in laboratorio a riprodurre questa funzione vitale fondamentale ed è un passo verso future navette per somministrare farmaci all’interno del corpo umano o per nuovi sensori ambientali.

Pubblicato sulla rivista Science Advances dal gruppo dell’università americana Johns Hopkins Medicine guidato da Shiva Razavi, questo risultato arriva a otto anni dalla realizzazione della prima cellula sintetica con un corredo genetico minimo.

LA STORIA DELLE CELLULE SINTETICHE

Il primo batterio sintetico con un Dna essenziale era stato costruito in laboratorio nel marzo 2016 dal gruppo di Craig Venter, pioniere delle ricerche sulla vita sintetica. Con appena 473 geni, quel batterio era in grado di svolgere tutte le funzioni indispensabili alla vita. Cinque anni più tardi la cellula elementare ha imparato a dividersi per moltiplicarsi. Adesso è la volta di una nuova funzione biologica importante, ossia la capacità di rispondere ai segnali chimici generati dall’ambiente per mezzo di un processo biologico fondamentale chiamato “rottura della simmetria”.

Come accade nelle cellule naturali, la cellula minimale costruita in laboratorio è composta da molecole disposte in modo simmetrico, ma in presenza di uno stimolo esterno si riorganizza secondo un nuovo schema non simmetrico, come fa uno stormo di uccelli quando si scompone e assume una nuova forma per reagire alla luce del sole o a un qualsiasi altro evento esterno.
“La nozione di rottura della simmetria è fondamentale per la vita e ha un impatto su campi diversi come la biologia, la fisica e la cosmologia”, osserva Shiva Razavi, che ha condotto la ricerca come dottorando alla Johns Hopkins e che adesso lavora al Massachusetts Institute of Technology. “Vedere come si rompe la simmetria – aggiunge – è la chiave per comprendere i fondamenti della biologia e sfruttare queste informazioni per ideare terapie”.

CELLULE COME NAVETTE

La capacità di muoversi è particolarmente importante in alcuni tipi di cellule, come quelle del sistema immunitario: quando percepiscono i segnali chimici generati da un’infezione, rompono la simmetria per attraversare la parete di un vaso sanguigno e raggiungere il tessuto infetto.
“Il nostro studio dimostra come un’entità simile a una cellula sia in grado di percepire la direzione di un indizio chimico esterno, imitando le condizioni che si trovano in un organismo vivente”, osserva Razavi. “Costruendo una struttura simile a una cellula da zero, possiamo identificare e comprendere meglio i componenti essenziali necessari per rompere la simmetria nella sua forma più semplificata”. I sensori grazie ai quali la cellula sintetica percepisce i segnali chimici sono due proteine chiamate Fkbp e Frb, che sono anche i principali motori della riorganizzazione della cellula.

Il prossimo passo sarà dare alle cellule sintetiche la capacità di muoversi verso un bersaglio preciso, in modo da poterle utilizzare in futuro per somministrare farmaci o nel rilevamento ambientale.

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