Uno dei principali ostacoli all'applicazione dell'ingegneria genetica a beneficio dell'uomo e dell'ambiente è il rischio che organismi i cui geni sono stati alterati possano produrre prole con le loro controparti naturali, rilasciando i nuovi geni in natura. Ora, i ricercatori del BioTechnology Institute dell'Università del Minnesota hanno sviluppato un modo promettente per prevenire tali incroci. L'approccio, chiamata "incompatibilità sintetica, "rende efficacemente gli organismi ingegnerizzati una specie separata incapace di produrre prole vitale con i loro parenti selvatici o addomesticati.
L'incompatibilità sintetica ha applicazioni nel controllo o nell'eradicazione delle specie invasive, parassiti delle colture e insetti portatori di malattie, oltre a prevenire la fuoriuscita di geni alterati dalle colture geneticamente modificate in altre popolazioni di piante. I risultati sono stati pubblicati oggi online sulla rivista Comunicazioni sulla natura .
La tecnologia utilizza una nuova classe di strumenti molecolari chiamati "fattori di trascrizione programmabili" che consentono di controllare quali geni vengono attivati e quali vengono disattivati in un organismo. Se un organismo ingegnerizzato si accoppia con una controparte selvatica, i fattori di trascrizione rendono la prole incapace di sopravvivere attivando i geni che causano la morte delle loro cellule.
"Questo approccio è particolarmente prezioso perché non introduciamo alcun gene tossico, " disse Maciej Maselko, uno studioso postdottorato del laboratorio di Smanski che ha eseguito il lavoro. "L'incompatibilità genetica deriva dal fatto che i geni già presenti nell'organismo vengono attivati nel posto o nel momento sbagliato".
La ricerca è stata fatta nel lievito di birra, ma può potenzialmente essere applicato negli insetti, organismi acquatici e piante utilizzando una nuova tecnica di editing genetico nota come CRISPR-Cas9. "Altri metodi per controllare il flusso genico, ad esempio distruggendo il polline o usando una sostanza chimica per controllare la riproduzione nelle colture, sono molto specie-specifici e cambiano il modo in cui le colture vengono propagate. Il nostro approccio dovrebbe funzionare praticamente in qualsiasi organismo che si riproduce sessualmente senza cambiare il modo in cui vengono normalmente cresciuti, " ha detto Michael Smanski, un assistente professore che ha guidato lo studio.
L'incompatibilità sintetica può rendere possibile l'uso delle colture per produrre farmaci oltre che cibo, mangime e carburante. Aumenta anche la speranza di utilizzare l'ingegneria genetica per controllare le popolazioni di specie invasive o parassiti come la carpa asiatica in Nord America e le zanzare portatrici di malattie in tutto il mondo.
Il prossimo passo, Smanski ha detto, è dimostrare che l'approccio può funzionare in organismi diversi dal lievito "Stiamo lavorando per passare a pesci modello, insetti, nematodi e piante, " Egli ha detto.
Il College of Biological Sciences dell'Università del Minnesota cerca di migliorare il benessere umano e le condizioni globali facendo progredire la conoscenza dei meccanismi della vita e preparando gli studenti a creare la biologia di domani.
Didascalia video:video di imaging di cellule dal vivo che mostrano i risultati degli esperimenti di accoppiamento nel lievito. La progenie del lievito selvatico (a sinistra) cresce e si divide per formare una micro-colonia. La progenie ibrida tra ceppo selvatico e un ceppo di "incompatibilità sintetica" (a destra) non è praticabile.
