Batteri trasformati in mini-fabbriche che producono cellulosa

Roma – Selezionare con un nuovo approccio degli specifici batteri in grado di produrre in grande quantità cellulosa ad alta purezza, un materiale molto richiesto per applicazioni biomediche e per la produzione di materiali di imballaggio e tessuti. E’ quanto ottenuto da un team di ricerca dell’ETH di Zurigo i cui risultati sono stati pubblicati su PNAS. Seguendo i principi dell’evoluzione per selezione naturale, il nuovo metodo consente agli scienziati di produrre decine di migliaia di varianti del batterio Komagataeibacter sucrofermentans molto rapidamente e di selezionare i ceppi che producono più cellulosa. K. sucrofermentans produce naturalmente cellulosa ad alta purezza. Due proprietà di questo tipo di cellulosa sono che supporta la guarigione delle ferite e previene le infezioni. “Tuttavia, i batteri crescono lentamente e producono quantità limitate di cellulosa. Abbiamo quindi dovuto trovare un modo per aumentare la produzione”, spiega Julie Laurent, prima autrice dello studio. L’approccio da lei sviluppato è riuscito a produrre un piccolo numero di varianti di Komagataeibacter che generano fino al settanta percento di cellulosa in più rispetto alla loro forma originale. La ricercatrice dei materiali ha dovuto prima creare nuove varianti del batterio originale che si trova in natura, noto come tipo selvatico. Per farlo, Julie Laurent ha irradiato le cellule batteriche con luce UV-C, che danneggia punti casuali del DNA batterico. Ha poi messo i batteri in una stanza buia per impedire qualsiasi riparazione del danno al DNA e indurre così delle mutazioni. Utilizzando un apparato in miniatura, ha poi incapsulato ogni cellula batterica in una minuscola goccia di soluzione nutritiva e ha lasciato che le cellule producessero cellulosa per un periodo di tempo specifico. Dopo il periodo di incubazione, ha utilizzato la microscopia a fluorescenza per analizzare quali cellule avevano prodotto molta cellulosa e quali non ne avevano prodotta affatto o molto poca. Grazie a un sistema di smistamento sviluppato dal gruppo del chimico dell’ETH Andrew De Mello, sono state automaticamente selezionate quelle cellule che si erano evolute per produrre una quantità eccezionalmente grande di cellulosa. Ne sono rimaste solo quattro che hanno prodotto dal 50 al 70 percento in più di cellulosa rispetto al tipo selvatico. Le cellule evolute di K. sucrofermentans possono crescere e produrre cellulosa in stuoie in fiale di vetro all’interfaccia tra aria e acqua. Una tale stuoia pesa naturalmente tra due e tre milligrammi ed è spessa circa 1,5 millimetri. Le stuoie di cellulosa delle varianti di recente evoluzione sono quasi due volte più pesanti e spesse del tipo selvatico.(30Science.com)