Controllo dei microbi in un ambiente sicuro
In una svolta innovativa, un team di ricerca ha fatto progressi significativi nella stabilità di una strategia di biocontenimento che utilizza la dipendenza di un microrganismo da un nutriente sintetico per tenerlo contenuto. I risultati, pubblicati sulla prestigiosa rivista Science Advances, potrebbero rivoluzionare il campo della biologia sintetica.
Lo studio, guidato da Aditya Kunjapur, si concentra sulla Escherichia coli DEP, un microrganismo geneticamente modificato che richiede un nutriente sintetico per sopravvivere. La stirpe è rimasta stabile e ha mantenuto la sua dipendenza dal nutriente sintetico quando è stata coltivata per 100 giorni, anche in condizioni di stress extra in cui la quantità di nutriente sintetico è stata gradualmente ridotta nel tempo.
Michaela Jones, dottoranda dell'Università di Delaware nel laboratorio di Kunjapur e coautrice dell'articolo, ha condotto ulteriori esperimenti che hanno mostrato il pattern di crescita dei batteri in risposta all'aggiunta e alla rimozione del nutriente sintetico. La ricerca ha rivelato che la E. coli DEP si è adattata a una concentrazione inferiore (10 volte inferiore) del nutriente sintetico di cui aveva bisogno per sopravvivere.
Inoltre, il team ha scoperto che se tre enzimi richiedevano il blocco sintetico, i batteri non potevano "aprire la porta della cellula" per fuggire rapidamente in un periodo di 24 ore. Questa scoperta offre una soluzione promettente per prevenire i microrganismi utilizzati nella biologia sintetica dal finire in un ambiente sbagliato, come la catena alimentare o gli ecosistemi naturali.
La biologia sintetica è un campo emergente che si concentra sull'ottimizzazione della produzione chimica, sullo sviluppo di medicinali terapeutici e sull'aumento della produzione agricola. Implica l'utilizzo di pezzi naturali o ingegnerizzati di DNA e la loro combinazione in nuovi modi in sistemi biologici, come i microrganismi, i batteri o altri organismi.
Kunjapur sta lavorando su applicazioni biomediche per stirpi batteriche vive, che potrebbero essere utilizzate come terapeutici, probiotici e vaccini. In un esperimento successivo, i batteri sono stati aggiunti direttamente alle cellule mammifere e sono cresciuti notevolmente nei primi giorni ma sono svaniti nel corso di una settimana senza la necessità di antibiotici.
Il team di ricerca sta pianificando di studiare la stirpe di E. coli DEP biocontenuta e altri disegni di microrganismi in un insieme più ampio di condizioni per determinare se l'approccio reggerà nell'ambiente. I risultati equipaggiano i ricercatori di nuovi strumenti per controllare come e quando i batteri crescono regolando i nutrienti di cui hanno bisogno per sopravvivere, aprendo la strada a una biologia sintetica più sicura e
