Da settant’anni la biologia molecolare si affida agli enzimi di restrizione per tagliare il DNA in frammenti da ricomporre gene dopo gene. Queste sono proteine esigenti: ciascuna riconosce solo una breve sequenza e, quando taglia, lascia un’estremità coesiva (sticky end) di appena quattro basi spaiate, un aggancio corto che i frammenti usano per legarsi. Quattro basi non bastano per assemblare DNA complesso, per esempio un vettore per terapia genica o una libreria di mRNA per vaccini oncologici: quella “stretta di mano” troppo breve diventa un collo di bottiglia.
Un gruppo dell’Università di Nagoya, guidato da Hiroshi Abe e Masahito Inagaki, ha trovato un modo per aggirare il problema, senza enzimi. Pubblicato su Nucleic Acids Research, il metodo marca il DNA nel punto di taglio con un atomo di zolfo, sfruttando la forte affinità tra argento e zolfo. Delle nanoparticelle d’argento si legano a quel marcatore e agiscono come un acido di Lewis, innescando una reazione che recide il filamento esattamente lì, senza riconoscimento di sequenza né enzimi. Il frammento tagliato resta adeso alla nanoparticella, mentre il pezzo desiderato resta libero in soluzione: basta una centrifugazione per separarli.
Il problema era che le nanoparticelle d’argento nude tendono ad aggregarsi in soluzione, e quando lo fanno gran parte della loro superficie reattiva, quella che deve agganciare il marcatore di zolfo e innescare il taglio, resta sepolta dentro l’aggregato e smette di funzionare. Per questo il primo approccio recuperava solo il 14% del DNA desiderato. La soluzione ha preso in prestito un trucco dalla nanomedicina: rivestire ogni nanoparticella con polietilenglicole (PEG), un polimero solubile in acqua che funziona come uno strato antiaderente, mantenendo le particelle separate così che tutta la loro superficie resti disponibile a reagire. L’efficienza di taglio a temperatura corporea è così salita dal 36% al 92%, e il recupero del DNA a un notevole 98%. Il metodo genera inoltre estremità coesive di 8-18 basi invece di 4, e con quelle più lunghe l’efficienza di legatura ha raggiunto il 44%, circa cinque volte superiore rispetto agli enzimi convenzionali. Come prova di principio, i ricercatori hanno assemblato un costrutto di 848 paia di basi, usandolo per far produrre una proteina fluorescente a cellule vive, a conferma che il DNA era pienamente funzionale.
La tecnica resta limitata all’unione di due frammenti alla volta: l’assemblaggio su scala genomica è ancora lontano, e dipende da DNA sintetizzato su misura anziché da enzimi pronti all’uso, il che potrebbe far lievitare i costi per i laboratori più piccoli. Ciononostante, sostituendo il riconoscimento di sequenza con la chimica, l’approccio libera l’ingegneria genetica da uno dei suoi vincoli più antichi, e potrebbe accelerare il percorso delle terapie di nuova generazione dal concept alla clinica.
PR
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