Ha la forma di una patata per questo il team di scienziati l’ha chiamata SpudCell ed è una cellula sintetica costruita da zero con componenti chimici non viventi. Si nutre, cresce e si divide per alcune generazioni. La scoperta è senza precedenti
Si chiama SpudCell ed è una cellula costruita, non nata. Per la prima volta un gruppo di ricercatori dell’Università del Minnesota è riuscito ad assemblare da zero una cellula sintetica capace di nutrirsi, crescere, dividersi e competere per il cibo. Non è ancora vita creata in laboratorio, precisano gli scienziati, ma è uno dei passi più importanti mai compiuti dalla biologia sintetica.
La ricerca è stata guidata da Kate Adamala, biologa sintetica dell’Università del Minnesota. Il suo gruppo ha costruito la cellula pezzo per pezzo, partendo da componenti chimici non viventi.
Il risultato è un prototipo fragile, limitato, ma già capace di compiere alcune funzioni fondamentali delle cellule naturali.
Che cos’è SpudCell
SpudCell non è una cellula animale né vegetale. Somiglia piuttosto, per semplicità, a un batterio molto elementare. Il nome nasce dal suo aspetto simile a una patata: “spud”, in inglese colloquiale, significa patata. Ma gioca anche con Sputnik, il satellite sovietico che aprì l’era spaziale.
La sua forza è proprio nella semplicità. Adamala conosce l’elenco completo degli ingredienti: molecole, concentrazioni, componenti chimici. Questo significa che la cellula può essere studiata, modificata e, in futuro, programmata con molta più precisione rispetto a una cellula naturale.
«Se vogliamo imparare a progettare la biologia, dobbiamo conoscere il progetto originale in ogni suo dettaglio», ha spiegato Kate Adamala.
Biotic
Adamala, Endy insieme a Chris Raggio e Jan Jedryszek hanno fondato Biotic, un’organizzazione no profit che punta a rendere SpudCell una piattaforma aperta per la comunità scientifica. Secondo Drew Endy, nei prossimi dieci anni il progetto richiederà investimenti per centinaia di milioni di dollari e coinvolgerà centinaia di scienziati.
«Ci ricorderemo di questo momento», ha commentato Roseanna Zia al New York Times, biologa computazionale dell’Università del Missouri, che non ha partecipato alla ricerca. Adamala e il suo team hanno pubblicato online un rapporto di 190 pagine che descrive il lavoro svolto. Lo studio è ora in fase di revisione per la pubblicazione su una rivista scientifica.
L’idea è costruire una sorta di sistema operativo condiviso della biologia sintetica, accessibile ai ricercatori di tutto il mondo.
I rischi, per ora, sono limitati. SpudCell non sopravvive fuori dal laboratorio e può dividersi solo se viene alimentata con ingredienti specifici, ribosomi compresi. Ma gli scienziati sanno che versioni future potrebbero diventare più robuste. Per questo il tema della sicurezza viene posto fin dall’inizio.
Come funziona
SpudCell contiene 36 geni, contro i 4.460 di un comune ceppo di E. coli. È composta da circa 150-200 tipi di molecole, mentre una cellula naturale contiene milioni, se non miliardi, di componenti.
I ricercatori hanno creato una miscela di proteine, geni, ribosomi e molecole necessarie alle reazioni chimiche fondamentali. Poi hanno aggiunto i componenti delle membrane, che si sono assemblati spontaneamente in piccole bolle.
Alcune di queste bolle hanno inglobato la giusta combinazione di ingredienti e hanno iniziato a comportarsi come cellule. Nutrita in laboratorio, SpudCell cresce.
Quando raggiunge una certa dimensione, una proteina si aggancia alla membrana e la costringe a piegarsi fino alla divisione. È un meccanismo diverso da quello delle cellule naturali, ma il risultato è simile: una cellula iniziale produce cellule figlie. I ricercatori hanno anche creato una variante geneticamente più efficiente di SpudCell. Messa in competizione con quella originale, la nuova versione ha progressivamente prevalso, mostrando una forma elementare di selezione naturale.
Il limite dei ribosomi
La nuova cellula, però, non è autosufficiente. Non riesce ancora a produrre i propri ribosomi, cioè le strutture che fabbricano le proteine. Per questo i ricercatori devono fornirglieli dall’esterno, come parte della sua “dieta” di laboratorio. È il limite principale di SpudCell: può nutrirsi, crescere e dividersi per cinque generazioni, ma poi smette di funzionare. Adamala evita persino di dire che muore: semplicemente, a un certo punto, il sistema si arresta.
Oltre a non produrre i propri ribosomi, SpudCell non controlla ancora il metabolismo, non elimina autonomamente i prodotti di scarto e, durante la divisione, trasmette spesso quantità imprecise di DNA alle cellule figlie.
È vita?
La domanda è inevitabile. Ma gli scienziati frenano. SpudCell ha molti tratti della vita, ma non tutti. Drew Endy, bioingegnere di Stanford e cofondatore del progetto Biotic, la definisce «una cellula costruita, non nata». Non è, almeno per ora, vita artificiale in senso pieno.
La stessa Adamala invita alla cautela: «La vita non è binaria». Non esiste una linea netta, facile da tracciare, tra chimica complessa e organismo vivente. SpudCell sta proprio su quel confine: non è una semplice miscela di molecole, ma non è ancora una cellula naturale autonoma.
Perché è una svolta
A differenza di altri esperimenti, che modificano cellule già esistenti, il gruppo di Adamala ha scelto di partire completamente da zero, così da conoscere e controllare ogni singolo componente del sistema biologico.
Il risultato è importante perché rovescia il modo tradizionale di lavorare sulla vita. Finora la biologia sintetica ha spesso modificato cellule esistenti, come nel caso dei batteri usati per produrre insulina. Qui invece si parte dal basso: molecole non viventi vengono organizzate fino a ottenere un sistema cellulare funzionante.
In futuro cellule sintetiche di questo tipo potrebbero essere programmate per produrre farmaci, nuove proteine, materiali, sostanze chimiche o per catturare anidride carbonica. Ma oggi SpudCell non è ancora in grado di fare nulla di utile su scala pratica. È soprattutto una piattaforma di ricerca.
Il paragone con il primo aereo
Endy paragona SpudCell al Wright Flyer, il primo aereo dei fratelli Wright. Volò per pochi secondi e non somigliava certo a un moderno jet, ma aprì una nuova era. La cellula sintetica costruita in Minnesota è questo: non un punto d’arrivo, ma il primo volo controllato di una nuova biologia.
