Bioingegneria: non sempre i batteri ‘da laboratorio’ rispettano i programmi

I batteri bioingegnerizzati per produrre particolari sostanze non rispondono in modo univoco ai “comandi” ma hanno preferenze individuali che possono farli comportare in modi differenti

Quando in bioingegneria si alterano i batteri per creare circuiti “viventi” in grado di produrre particolari proteine e sostanze chimiche, si è finora presupposto che ogni singola cellula avrebbe sempre risposto allo stesso modo a un “comando” esterno. Di fatto, alcuni batteri mostrano invece di avere delle preferenze individuali che possono farli comportare in modo differente. Una ricerca condotta presso la Duke University ha infatti scoperto l’esistenza di una “bistabilità” dei batteri, in virtù della quale la cellula ha la possibilità di vivere in due stati differenti a seconda di quello in cui si trovava nel momento della stimolazione.

Tenendo conto degli effetti di questo fenomeno, dicono i bioingegneri, sarà possibile in futuro incrementare notevolmente l’efficienza dei circuiti di sintesi.

In linea di principio, i batteri riprogrammati con circuiti sintetici potrebbero tornare utili per produrre proteine, enzimi e altre sostanze in modo coordinato, per ottenere differenti tipi di farmaci o anche eliminare in modo selettivo cellule tumorali.

Se si paragonano i batteri ingegnerizzati a un computer, osservano i ricercatori, in un certo senso non solo il software detta le azioni del computer, ma anche quest’ultimo influenza il modo in cui “gira” lo stesso software.

“In passato, nella biologia sintetica si è presupposto che i componenti del circuito si sarebbero sempre comportati in modo prevedibile e che le cellule che lo contengono avrebbero funzionato come un reattore passivo”, osserva Lingchong You, che ha diretto lo studio ora pubblicato in anteprima online su “Nature Chemical Biology”. “In sostanza, si aveva un’idea circuito-centrica del progetto e dell’ottimizzazione del processo.”

A quanto pare, però, le cose non sono così semplici: “Abbiamo scoperto che che si possono verificare conseguenze inaspettate: in una popolazione di cellule identiche alcune agiscono in un modo e altre in un altro. Questo processo avviene però in un modo prevedibile che ci permette di tener conto di questo effetto nella progettazione del circuiti.”

“La concezione corrente sottostima la complessità di questi circuiti sintetici ipotizzando che i cambiamenti genetici non influiscano sulle operazioni della cellula stessa, come se esse fossero un telaio passivo”, ha aggiunto Cheemeng Tan, che ha partecipato alla ricerca. “In realtà, l’espressione delle alterazioni genetiche può avere un forte impatto sulla cellula e quindi sul circuito: quando viene attivato, il circuito influenza la cellula, che a sua volta agisce come un circuito di feedback influenzando il circuito sintetico.”