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mercoledì 23 maggio 2012

Scoperto che il DNA si può scrivere e riscrivere proprio come un DVD Blu-Ray oppure una chiavetta USB.


Un recente studio pubblicato su PNAS, (acronimo di Proceedings of the National Academy of Sciences), da Andrew Endy, Jerome Bonnet e Pakpoom Subsoontorn, tre bioingegneri della Stanford University, è riuscito a ideare una nuova e particolare tecnica che è stata denominata RAD, (sigla di Recombinase Addressable Data module), un termine che in slang americano sta a significare "grandioso" oppure "fico". Ed in effetti questa specifica tecnica permette di fare qualcosa di a dir poco straordinario; praticamente si tratta di utilizzare il DNA come un supporto biologico per l'immagazzinazione di svariati dati. Inoltre questa non è la prima volta che qualcuno prova a "riscrivere" una sequenza di DNA. Infatti in passato alcuni ricercatori c'erano riusciti, ma successivamente le informazioni incluse nella sequenza risultavano essere indelebili. Oggi però un team di ricerca, appunto, della Stanford University è riuscita nell'intento di codificare, immagazzinare e, quando necessario, di poter anche cancellare informazioni da una determinata parte di DNA. In sostanza, per ottenere un simile risultato, è stato necessario trovare il modo di convertire le sequenze di nucleotidi in un supporto per la codificazione binaria. Metodo che è stato trovato sfruttando alcuni enzimi capaci di invertire l'orientamento di piccole sequenze di DNA all'interno di un cromosoma. Al riguardo Andrew Endy ha dichiarato: "Ci sono voluti anni di sforzi per raggiungere un simile risultato. I sistemi biologici di immagazinamento dati sono già in corso di sviluppo per molte applicazioni, ma questa è la prima volta che il DNA viene utilizzato per un simile scopo". Infatti dopo tre anni e 750 tentativi a vuoto, mediante un calibratissimo dosaggio degli enzimi serina integrasi e serina excisionasi, i suddetti tre bioingegneri ed il loro team sono riusciti a scrivere, e soprattutto riscrivere, all'interno dei genomi di alcuni batteri appartenenti alla specie chiamata Escherichia coli. In parole povere ciò significa che gli scienziati della Stanford University sono riusciti a trovare il modo di invertire a loro piacimento l'orientamento di specifiche sequenze di DNA all'interno di un genoma, in modo da codificare un'informazione binaria, (in pratica uno dei due orientamenti corrisponde a "1", mentre l'altro a "0"). Oltretutto, per comprovare questi risultati, i tre bioingegneri hanno sfruttato particolari sequenze che producevano un tipo di fluorescenza diversa, (cioè rossa oppure verde), a seconda dell'orientamento che veniva scelto. Così facendo hanno dimostrato che le informazioni codificate nel DNA batterico erano in grado di persistere anche dopo 100 duplicazioni della cellula. Ovviamente in molti si staranno chiedendo: "Insomma a che pro fare tutta questa fatica?; Progresso scientifico a parte, che cosa ci guadagniamo dalla possibilità di scrivere e riscrivere stringhe di DNA come fossero delle memorie digitali?". Domande che trovano un'immediata risposta se si conoscono le proprietà dell'acido desossiribonucleico, (per gli amici, DNA). Tanto per fare un esempio si potrebbe considerare che in uno spazio ristretto come un comune DVD Blu-Ray possono essere memorizzati qualcosa come 50 Gigabyte di informazione, e poi pensare al fatto che in ogni singola cellula del corpo umano esiste una copia di genoma, e che questo minuscolo groviglio di basi azotate trasporta la bellezza di circa 800 Gigabyte di informazioni. Vale a dire l'equivalente di circa 16 Blu-Ray, contenuti in un nucleo cellulare con un diametro pari allo spessore di un filo di ragnatela, (ovvero di 7 micron). Comunque gli scienziati hanno ripetuto questo processo riuscendo a riscrivere la sequenza del DNA fino a 16 volte. Al riguardo Jerome Bonnet ha spiegato: "Siamo in grado di scrivere, cancellare e riscrivere dati sul DNA di una cellula vivente. Questo significa che adesso possiamo portare la logica computazionale all'interno della cellula stessa". Mentre Andrew Endy ha dichiarato: "Il vantaggio di un simile sistema consiste nel fatto che è veramente digitale, basato sul sistema binario e quindi compatibile con i computer. Inoltre, al di là della normale manuntenzione del DNA, una cellula non consuma energia per conservare le informazioni scritte". Il che può significare che tra qualche paio d'anni le collezioni di Blu-Ray e chiavette USB potrebbe essere sostituita da una coltura di microbi, anche se altamente improbabile. Oltretutto nel lungo periodo questa innovazione potrebbe permettere di sviluppare delle memorie non volatili che non richiedono costi energetici; infatti l'applicazione più plausibile di quest'importante risultato riguarda le frontiere che potranno essere aperte in campo biomedico e bioinformatico. Difatti l'inclusione di informazioni all'interno del DNA delle cellule potrebbe essere sfruttata per studiare fenomeni come l'invecchiamento. Per di più si intravede già la possibilità che il sistema RAD possa essere impiegato per riuscire a bloccare in tempo la proliferazione delle cellule tumorali che dunque verrebbero "riprogammate". In tal proposito i ricercatori hanno, infine, concluso spiegando: "Siamo consapevoli dei limiti di questo sistema: spendere tre anni e 750 tentativi per programmare la scrittura di una dozzina di geni è come cercare di scrivere poche righe di comando in un computer che richiede 750 tentativi di debug per funzionare. Tuttavia, con gli strumenti e le applicazioni della genetica sempre più economiche e veloci, l'utilizzo del DNA come scheda di memoria diventa sempre più probabile".


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