Genetica

Uno studio sull'infezione in piante di barbabietola condotto da Istituto per la protezione sostenibile delle piante del Cnr di Torino e Università di Cambridge, pubblicato su Nature Communications, ha mostrato le fasi iniziali del trasferimento genico orizzontale tra specie vegetali mediato da un virus

I virus sono potenziali vettori per il trasferimento genico orizzontale, cioè il passaggio di materiale genetico tra specie diverse anche geneticamente molto distanti. Da uno studio sull'infezione virale in piante di barbabietola condotto in collaborazione tra l’Istituto per la protezione sostenibile delle piante del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ipsp) di Torino e l’Università di Cambridge, pubblicato su Nature Communications, è stata osservata per la prima volta la formazione di DNA ibridi circolari composti da una parte di DNA della pianta ospite ed una parte di DNA virale, mostrando così le fasi iniziali del trasferimento genico orizzontale tra specie vegetali mediato da un virus.

“Il trasferimento genico orizzontale è oggi considerato di importanza primaria nell'evoluzione dei genomi, soprattutto dei batteri e archeobatteri, ma anche degli eucarioti”, spiega Gian Paolo Accotto direttore del Cnr-Ipsp. “I virus sono considerati potenziali induttori di tale passaggio di materiale genetico da una specie ad un’altra poiché entrano in stretto contatto con le cellule dell’organismo ospite in cui si replicano, sono trasmessi in modo efficiente tra ospiti diversi e i loro genomi hanno una forte propensione naturale a ricombinarsi. Uno degli esempi più caratteristici di trasferimento genico mediato da virus è quello dei baculovirus, responsabili del trasferimento di frammenti di DNA tra specie diverse di insetti”.

Durante lo studio di un’infezione virale indotta da un geminivirus in piante di barbabietola, è stata osservata la formazione di DNA formati da materiale genico sia della pianta ospite sia virale. “Questi DNA ibridi circolari, battezzati ‘minicircles’, non erano stati mai osservati in precedenza”, prosegue Emanuela Noris del Cnr-Ipsp. “Tali tipi di molecole si generano in poche settimane e possono moltiplicarsi anche in piante di altre specie vegetali. I DNA ibridi derivanti dalla barbabietola diventano quindi potenziali candidati per trasportare materiale genetico ad altre specie di piante”.

Un nuovo strumento di sorveglianza delle malattie aiuta a rilevare qualsiasi virus umano. Il metodo computazionale aiuta gli scienziati ad esaminare i virus su una scala più ampia e completa di quanto fosse possibile in precedenza

Durante lo scoppio del virus Zika del 2015-2016, i funzionari della sanità pubblica si sono affrettati a contenere l'epidemia e a frenare gli effetti devastanti del patogeno sulle donne incinte. Allo stesso tempo, gli scienziati di tutto il mondo hanno cercato di capire la genetica di questo misterioso virus.

Il problema era che non si riscontravano molte particelle di virus Zika nel sangue di un paziente malato. Cercarlo nei campioni clinici poteva essere come cercare un ago in un pagliaio.

Un nuovo metodo di calcolo sviluppato dagli scienziati del Broad Institute aiuta a superare questo ostacolo. Costruito nel laboratorio di Pardis Sabeti, (1) ricercatore del Broad Institute, il metodo “CATCH” può essere usato per progettare “esche” molecolari per qualsiasi virus noto per infettare gli esseri umani e tutti i suoi ceppi noti, compresi quelli presenti in bassa quantità nei campioni clinici, come Zika. Questo approccio può aiutare piccoli centri di sequenziamento in tutto il mondo a portare avanti il controllo delle malattie in modo più efficiente ed economico, e potrebbe dare informazioni cruciali per il controllo delle epidemie.

Il nuovo studio è stato condotto da Hayden Metsky, (2) studente universitario del MIT, insieme alla ricercatrice postdottorato Katie Siddle, (3) e appare online su Nature Biotechnology. (4) “Poiché il sequenziamento genomico diventa una parte fondamentale del controllo delle malattie, strumenti come CATCH aiuteranno noi e gli altri a rilevare i focolai più precoci e generare più dati su patogeni che possono essere condivisi con le più ampie comunità di ricerca scientifica e medica”, ha detto Christian Matranga, (5) co-autore senior del nuovo studio che è entrato a far parte di una startup biotech locale.

Gli scienziati sono stati in grado di rilevare alcuni virus presenti in bassa quantità analizzando tutto il materiale genetico di un campione clinico, una tecnica nota come sequenziamento “metagenomico”, ma l'approccio spesso non prende in considerazione il materiale virale che si perde nell'abbondanza di altri microbi e nello stesso DNA del paziente.

Un progetto di un'agenzia di ricerca del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti potrebbe essere facilmente utilizzato in modo improprio per sviluppare armi biologiche utilizzando gli insetti.

A causa dei conflitti armati attuali, il grande pubblico è ben consapevole degli effetti terrificanti delle armi chimiche, mentre gli effetti delle armi biologiche sono in gran parte scomparsi dalla consapevolezza pubblica. Un progetto finanziato da un'agenzia di ricerca del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti sta ora suscitando preoccupazioni circa il suo eventuale uso improprio ai fini della guerra biologica. Il programma chiamato “Insect Allies” (Insetti Alleati) ha intenzione di utilizzare gli insetti per disperdere virus geneticamente modificati nelle colture agricole. Questi virus verrebbero progettati in modo da poter alterare i cromosomi delle piante attraverso la “modifica del genoma”.

Ciò consentirebbe di apportare rapidamente modifiche genetiche e su larga scala a colture che stanno già crescendo, come il mais. Nella rivista Science, gli scienziati del Max Planck Institute for Evolutionary Biology di Plön e dell'Institut des Sciences de l'Evolution di Montpellier insieme agli studiosi legali dell'Università di Friburgo sottolineano che questo tipo di sistema potrebbe essere più facilmente sviluppato per un uso come arma biologica che per lo scopo agricolo proposto.

I finanziatori dei programmi sostengono che la modifica del genoma utilizzando virus sintetici aprirà possibilità senza precedenti per modificare le proprietà delle piante coltivate in corso di crescita nei campi. Le piante potrebbero, ad esempio, essere geneticamente modificate per diventare quasi immediatamente meno sensibili ai parassiti o alla siccità. Fino ad ora, l'ingegneria genetica delle sementi commerciali si verificava sempre nei laboratori, con gli agricoltori che piantavano semi e dovevano sempre anticipare quali condizioni ambientali si sarebbero presentate durante una stagione di crescita.