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Fabbriche di cellule "à la carte"

L'impiego di microbi come fabbriche cellulari non è niente di nuovo, ma un progetto UE ha sviluppato mezzi per ottimizzare i batteri a livello genetico al fine di produrre vitamine e proteine industriali. L'eliminazione del DNA non necessario e l'inserimento dei geni desiderati permetterà ai ricercatori di creare microbi con il minor consumo energetico possibile e la massima produttività.
Fabbriche di cellule "à la carte"
Il Bacillus subtilis (B. subtilis), che si trova naturalmente nel terreno e nel fieno oltre che nell'intestino umano, si presta ottimamente alla manipolazione genetica. Esso è ora quindi utilizzato come organismo modello per la ricerca e la produzione industriale di nutraceutiche come la vitamina B.

Il progetto BASYNTHEC ("Bacterial synthetic minimal genomes for biotechnology") ha ridotto al minimo il contenuto genetico del B. subtilis per creare la fabbrica di cellule di ultima generazione. Ciò ha permesso al team di ricerca di aumentare del 40 % l'efficienza della produzione di vitamina B5. Si è aperta anche la strada verso l'esplorazione degli effetti della rimozione dei geni sulla regolazione e sopravvivenza cellulari.

Una massiccia eliminazione di materiale genetico da una cellula può portare a una riduzione di resa del prodotto inaccettabile. I ricercatori BASYNTHEC hanno aggirato questo problema utilizzando modelli computazionali per selezionare i geni fondamentali alla produzione ottimale. Il passo successivo è stato prendere il batterio ottimizzato nella sua versione di base e aggiungere "plug-in", cioè gruppi di geni che controllano la funzione desiderata.

Sono stati rimossi e poi ricostruiti per lo screening ad alta processività un totale di 290 nuovi ceppi che producono vitamina B5, e 405 ceppi per la produzione di alfa-amilasi. L'alfa-amilasi è un enzima con numerosi usi industriali, inclusa la produzione di sciroppi da raccolti base quali frumento, riso e patate.

Quando si possono sviluppare così tanti ceppi potenziali, un processo di screening rapido per selezionare il miglior microbo possibile è fondamentale. Un partner BASYNTHEC ha presentato due domande di brevetto per l'impiego di tecnologia ad alta processività per lo screening del B. subtilis con aumentata produzione di vitamina B5.

Il team BASYNTHEC ha fatto progressi fondamentali anche nella ricerca sui meccanismi sottesi alla resistenza al sublancin, un antibiotico ad ampio spettro. La cancellazione dei geni è un modo per determinare esattamente l'attività che essi svolgono, e i ricercatori hanno identificato numerosi geni coinvolti nella resistenza al sublancin e nel suo trasporto. Questo è un passo fondamentale verso il trattamento delle malattie a dispetto della resistenza agli antimicrobici.

La ricerca di BASYNTHEC ha posto le fondamenta per la produzione di microbi con i principi di base per la sopravvivenza e la capacità di essere modificati secondo i requisiti di produzione. La nuova generazione di fabbriche di cellule batteriche modificate è dietro l'angolo.

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Keywords

Bacillus subtilis, fabbrica di cellule, gene, vitamina B5, alfa-amilasi, sublancin, microbo, produzione