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Lievito umanizzato creato con importanti geni umani

(Lievito umanizzato-Immagine Credit  Ella Maru Studio / Pascale Daran-Lapujade).
Gli scienziati della Delft University of Technology hanno creato lievito di birra con geni muscolari umani.

I geni muscolari umani sono stati inseriti con successo nel DNA del lievito di birra dalla biotecnologa Pascale Daran-Lapujade e dal suo team presso la Delft University of Technology. Per la prima volta, gli scienziati hanno inserito in modo efficace una caratteristica umana cruciale in una cellula di lievito.

 La loro ricerca è stata recentemente pubblicata sulla rivista Cell Reports.

Il laboratorio di Daran-Lapujade ha introdotto nel lievito una caratteristica delle cellule umane che è regolata da una raccolta di 10 geni senza i quali gli esseri umani non possono vivere; portecipa al progetto per un processo noto come percorso metabolico che scompone lo zucchero per raccogliere energia e produrre blocchi cellulari all’interno delle cellule muscolari. Poiché questo meccanismo è coinvolto in molti disturbi, incluso il cancro, il lievito modificato potrebbe essere utilizzato negli studi medici.

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“Ora che comprendiamo l’intero processo, gli scienziati possono utilizzare questo modello di lievito umanizzato come strumento per lo screening dei farmaci e la ricerca sul cancro“, afferma Daran-Lapujade.

Gli esseri umani e il lievito sono simili

Secondo Daran-Lapujade, ci sono molte somiglianze tra il lievito e un essere umano: “Sembra strano dal momento che il lievito vive come cellule singole e gli esseri umani sono costituiti da un sistema sostanzialmente più complesso, ma le cellule funzionano in un modo molto simile”.

Di conseguenza, gli scienziati spesso trasferiscono i geni umani nel lievito. Poiché il lievito rimuove tutte le altre interazioni che possono esistere nel corpo umano, crea un ambiente pulito in cui i ricercatori possono analizzare un singolo processo.

“Rispetto alle cellule o ai tessuti umani, il lievito è un organismo fantastico per la sua semplicità di crescita e per la sua accessibilità genetica: il suo DNA può essere facilmente modificato per rispondere a domande fondamentali”, spiega Daran-Lapujade. “Molte scoperte fondamentali come il ciclo di divisione cellulare, sono state chiarite grazie al lievito”.

Lievito umanizzato
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Il gruppo Daran Lapujade è già riuscito a progettare cromosomi artificiali che funzionano come una piattaforma del DNA per costruire nuove funzioni nel lievito. I ricercatori volevano testare fino a che punto potevano aggiungere diversi geni umani e vie metaboliche complete e se le cellule potevano ancora funzionare nel loro insieme.

“E se introducessimo nel lievito lo stesso gruppo di geni che controlla il consumo di zucchero e la produzione di energia dei muscoli umani?” si cè chiesto Daran-Lapujade. “Possiamo umanizzare una funzione così essenziale e complessa nel lievito?”

La progettazione di un lievito umanizzato è stata sorprendentemente semplice per i dottorandi e co-primi autori Francine Boonekamp e Ewout Knibbe.

Vedi anche:Lievito ingegnerizzato elimina l’infezione da C. diff nei topi

“Non abbiamo solo trapiantato i geni umani nel lievito, abbiamo anche rimosso i geni corrispondenti del lievito e li abbiamo completamente sostituiti con i geni muscolari umani”, spiega Daran-Lapujade. “Potresti pensare che non puoi scambiare la versione del lievito con quella umana, perché è un processo così specifico e strettamente regolato sia nelle cellule umane che in quelle di lievito. Ma ha funziona come un incantesimo!”.

Ulteriore umanizzazione del lievito

I ricercatori hanno lavorato insieme nel laboratorio della Prof.ssa Barbara Bakker (University Medical Center Groningen), dove hanno potuto confrontare l’espressione dei geni umani nel lievito e nel loro ambiente muscolare umano nativo utilizzando cellule di tessuto umano coltivate in laboratorio. Le proprietà degli enzimi umani prodotti nel lievito e nelle loro cellule umane native erano notevolmente simili, supportando il valore del nuovo lievito umanizzato come modello per le cellule umane.

Questo processo è solo una piccola parte del metabolismo umano; ci sono molti altri processi simili tra lievito e cellule umane che potrebbero essere studiati in lieviti umanizzati. Sebbene Daran-Lapujade si concentri sugli aspetti fondamentali e tecnologici dell’ingegneria del lievito e quindi non abbia in programma di studiare le applicazioni del lievito umanizzato, spera di collaborare con altri scienziati interessati all’uso dello strumento.

“Questo è solo il punto di partenza”, dice Lupujade, “possiamo umanizzare ulteriormente il lievito e, passo dopo passo, creare un ambiente umano più complesso nel lievito”.

Fonte: Cell Reports

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