Un gruppo di ricercatori ha sviluppato una versione geneticamente modificata di Escherichia coli capace di produrre quantità elevate di gadusolo, una sostanza naturale con proprietà fotoprotettive.
Lo studio in questione punta a rendere più sostenibile la produzione di questo composto presente in alcuni organismi marini e considerato promettente per cosmetica e biotecnologie.
La ricerca apre nuove prospettive per la realizzazione di filtri UV di origine biologica.
Cos'è il gadusolo e perché interessa la ricerca
Negli ultimi anni il settore della fotoprotezione ha iniziato a guardare oltre i tradizionali filtri solari sintetici. Tra le molecole che hanno attirato maggiore attenzione c'è il gadusolo, un composto naturale scoperto in diversi organismi marini, inclusi alcuni pesci, alghe e microrganismi.
La sua caratteristica più interessante? Assorbe la radiazione ultravioletta e contribuisce a proteggere le cellule dai danni causati dall'esposizione al sole.
Non si tratta di una scoperta recente. Già uno studio pubblicato su Science nel 2015 aveva identificato i geni coinvolti nella biosintesi del gadusolo nei vertebrati marini, suggerendo che questa molecola potesse funzionare come una sorta di "crema solare interna" per molte specie acquatiche.
Il problema, però, è sempre stato lo stesso: ottenerne quantità sufficienti per applicazioni industriali.
La sfida: trasformare un batterio in una fabbrica biologica
Lo studio affronta proprio questo ostacolo.
I ricercatori hanno utilizzato Escherichia coli, uno dei microrganismi più impiegati nell'ingegneria metabolica, modificandone il DNA per indirizzare il metabolismo verso la produzione del composto.
In pratica, hanno costruito una sorta di catena di montaggio cellulare.
Ogni gene aggiunto o ottimizzato rappresenta un operaio specializzato: alcuni aumentano la disponibilità delle materie prime, altri eliminano gli sprechi metabolici, altri ancora accelerano i passaggi intermedi.
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Il risultato è una produzione significativamente più efficiente rispetto ai sistemi precedenti.
Va detto che E. coli non è una novità assoluta nel mondo della biofabbricazione. Lo stesso batterio viene già utilizzato per produrre insulina, enzimi industriali e numerose molecole ad alto valore aggiunto.
Un sistema di screening per analizzare migliaia di varianti
Uno degli aspetti più innovativi dello studio riguarda il metodo di analisi sviluppato dagli autori.
Quando si modificano geneticamente centinaia o migliaia di ceppi batterici, identificare quelli più produttivi può richiedere settimane di lavoro. Per superare questo limite il team ha introdotto un sistema quantitativo ad alta produttività.
In altre parole, una piattaforma capace di misurare rapidamente i livelli di gadusolo prodotti da numerose varianti batteriche.
Il principio ricorda ciò che avviene nelle grandi aziende farmaceutiche quando vengono testate migliaia di molecole candidate per individuare quelle più promettenti. Solo che, in questo caso, l'obiettivo non è trovare un farmaco ma selezionare il microrganismo più efficiente.
Secondo gli autori, l'approccio potrebbe essere applicato anche ad altri composti bioattivi ottenuti tramite fermentazione microbica.
Perché il settore cosmetico osserva con attenzione questi risultati
Negli ultimi dieci anni il dibattito sui filtri UV è diventato sempre più acceso.
Alcuni ingredienti utilizzati nelle creme solari tradizionali sono stati oggetto di studi che ne hanno valutato l'impatto ambientale e la possibile interazione con gli ecosistemi marini.
Tra i lavori più citati figura una revisione pubblicata su Marine Pollution Bulletin che ha analizzato la presenza di filtri UV nelle acque costiere e i possibili effetti sugli organismi acquatici.
Ciò non toglie che i filtri attualmente in commercio rimangano strumenti fondamentali per la prevenzione dei tumori cutanei. Tuttavia l'industria sta cercando alternative complementari che possano ampliare le opzioni disponibili.
Il gadusolo potrebbe rientrare in questa categoria grazie a caratteristiche particolarmente interessanti:
- origine biologica;
- capacità di assorbire radiazioni UV;
- attività antiossidante;
- potenziale produzione tramite fermentazione industriale;
- ridotta dipendenza da fonti marine naturali.
A conti fatti, il vero valore della ricerca non riguarda soltanto la molecola in sé, ma la possibilità di produrla su larga scala.
Dalle alghe ai laboratori: una storia che parte dal mare
C'è un dettaglio curioso che pochi ricordano.
Per anni il gadusolo è stato considerato una sostanza relativamente rara e difficile da studiare. Le quantità recuperabili dagli organismi naturali erano limitate e spesso insufficienti per test approfonditi.
Una situazione simile si era verificata negli anni Novanta con altri composti marini oggi utilizzati in campo farmaceutico. All'epoca molte molecole promettenti sembravano destinate a rimanere semplici curiosità biologiche proprio per l'impossibilità di produrle in quantità adeguate.
La biologia sintetica ha cambiato le regole del gioco.
Oggi un microrganismo coltivato in un bioreattore può svolgere il lavoro che in passato avrebbe richiesto enormi quantità di biomassa marina. E questo, va detto, rappresenta uno dei cambiamenti più profondi della biotecnologia moderna.
Le prospettive per i prossimi anni
Lo studio non significa che vedremo immediatamente creme solari al gadusolo sugli scaffali. Il percorso richiederà ulteriori verifiche sulla sicurezza, sulla stabilità del composto e sulla sostenibilità economica della produzione.
Il punto è un altro: la ricerca dimostra che è possibile ottenere questa molecola attraverso processi fermentativi efficienti e scalabili.
Se i risultati verranno confermati a livello industriale, il gadusolo potrebbe diventare uno dei protagonisti della nuova generazione di ingredienti bio-based destinati a cosmetica, dermatologia e prodotti per la protezione della pelle. Una prospettiva che fino a pochi anni fa sembrava, beh, piuttosto lontana.
Fonti:
- Trends in Biotechnology – Multidimensionally engineered Escherichia coli for efficient gadusol biosynthesis with high-throughput quantitative analysis
- eLife – De novo synthesis of a sunscreen compound in vertebrates
- Science Direct – Occurrence, antibiotic-resistance and virulence of E. coli strains isolated from mangrove oysters (Crassostrea gasar) farmed in estuaries of Amazonia
