La catena di montaggio del futuro: uno strumento automatizzato per favorire la ricerca nell’ambito della biologia sintetica

La biologia sintetica si sta sviluppando rapidamente, con un futuro promettente in diverse applicazioni, dalle indagini sul comportamento delle cellule cancerogene alla riduzione al minimo dell’impronta di carbonio. Comprende la progettazione e la costruzione di nuove entità biologiche, quali enzimi e cellule, o la riprogettazione di sistemi biologici esistenti. In quanto tali, le tecnologie di assemblaggio del DNA svolgono un ruolo essenziale nel far progredire la biologia sintetica. Una collaborazione tra partner accademici e industriali sostenuta dal progetto TOPCAPI, finanziato dall’UE, ha di recente lanciato un nuovo strumento di assemblaggio del DNA chiamato «wizard MoCLO».

Secondo quanto dichiarato in un comunicato stampa pubblicato da «Bio-IT World», il nuovo strumento «consentirà ai biologi sintetici di progettare e sintetizzare rapidamente le strutture MoCLO CIDAR di livello 0, scegliendo tra centinaia di parti biologiche standard convalidate o utilizzando sequenze di DNA personalizzate». Grazie all’automazione di questo passaggio, «il tempo impiegato dai biologi sintetici nella progettazione del DNA si ridurrà, aumentando l’efficienza della loro ricerca». Il comunicato stampa osserva inoltre che lo strumento sarà particolarmente rilevante per i biologi sintetici a inizio carriera.

Fabbriche della cellula

Il progetto TOPCAPI in atto (Thoroughly Optimised Production Chassis for Advanced Pharmaceutical Ingredients) intende sfruttare il potere biosintetico dei batteri actinomiceti. Creerà fabbriche della cellula microbiche per la produzione di prodotti farmaceutici di alto valore, come sintetizzato sul sito web del progetto. Questi microrganismi o fabbriche della cellula sono necessari per la produzione della maggior parte degli antibiotici attualmente disponibili. In effetti, gli actinomiceti sono noti per la capacità di produrre oltre l’80 % dei prodotti naturali che hanno inspirato gli antibiotici utilizzati in commercio. Le sequenze di genoma indicano che essi forniscono collettivamente il più grande gruppo di metaboliti secondari. «Pertanto, gli actinomiceti sono ottimizzati a livello evolutivo per produrre prodotti naturali, il che li rende potenzialmente i migliori organismi ospitanti per produrre composti eterologhi di alto valore».

TOPCAPI mira a due actinomiceti ospitanti che vengono studiati nel dettaglio dagli anni ‘50: lo Streptomyces rimosus e lo Streptomyces coelicolor. Il sito web del progetto spiega che «i ceppi industriali tipici sono stati manipolati geneticamente e sono molto lontani dai loro antenati “di riferimento”». Esso aggiunge, tuttavia, che «non vi è un’unica e solida fabbrica della cellula disponibile per la produzione di alto livello di composti diversi in un contesto industriale, e la maggior parte dei composti prodotti può essere ottenuta a livelli sufficienti soltanto dopo l’esposizione dell’organismo ospitante a diversi cicli di manipolazione genetica ad alta intensità di lavoro e screening per la produzione rafforzata di metaboliti».

TOPCAPI si propone di sintetizzare queste specie con prestazioni di livello industriale migliorate per la produzione di composti bioattivi. Sviluppando nuovi ceppi batterici per la produzione di antibiotici, TOPCAPI contribuirà a contrastare il problema della resistenza agli antimicrobici.

Combattere i superbatteri

Nonostante gli antibiotici abbiano avuto un’incidenza notevole sul trattamento delle malattie infettive, il loro utilizzo eccessivo o abuso ha portato a un aumento della resistenza e all’emergenza dei superbatteri. Per esempio, lo Staphylococcus aureus (MRSA) resistente alla meticillina è una delle cause più frequenti al mondo di infezioni correlate alla sanità e resistenti agli antibiotici, come sottolineato in una relazione del Centro europeo per la prevenzione e il controllo delle malattie. Il lavoro di TOPCAPI contribuirà inoltre a controllare la diffusione di infezioni da MRSA potenzialmente fatali. Un altro composto sviluppato come parte di TOPCAPI attiverà la produzione di un nuovo farmaco topico anti-acne.

Per maggiori informazioni, consultare:
sito web del progetto TOPCAPI