Un enzima cellulare naturale ha letto per la prima volta un alfabeto genetico a otto lettere, il doppio di quello che ha scritto ogni forma di vita conosciuta finora sulla Terra. Lo studio è uscito il 2 settembre 2026 su Nature Communications, firmato dal laboratorio di Dong Wang alla UC San Diego.
La scoperta di San Diego
I ricercatori della Skaggs School of Pharmacy hanno usato la microscopia crioelettronica per fotografare la RNA polimerasi di Escherichia coli mentre trascrive una doppia elica sintetica. La molecola contiene le quattro basi naturali (A, T, C, G) più quattro basi artificiali organizzate in due coppie: P con Z, di natura purinica, e B con S, di natura pirimidinica. L'enzima non è stato ingegnerizzato: riconosce le basi non naturali con lo stesso meccanismo strutturale con cui legge quelle biologiche, come mostrano le immagini a risoluzione atomica. Un secondo lavoro dello stesso gruppo, pubblicato il 12 agosto 2026 su PNAS, aggiunge un tassello: la coppia idrofobica funziona anche senza i classici legami a idrogeno del modello Watson-Crick. Il comunicato ufficiale della UC San Diego riassume entrambi i risultati.
Sette anni per uscire dalla provetta
Il sistema Hachimoji, dal giapponese hachi (otto) e moji (lettera), era stato descritto per la prima volta nel febbraio 2019 dal chimico Steven Benner della Foundation for Applied Molecular Evolution in Florida, con un finanziamento della NASA nato per capire come possa essere fatta la vita al di fuori della Terra. In quello studio su Science le otto basi si accoppiavano correttamente in provetta e potevano essere copiate da polimerasi ingegnerizzate. Restava aperta la domanda cruciale per qualunque applicazione medica: un enzima nativo, non modificato, sarebbe stato in grado di trascrivere il DNA sintetico in RNA come farebbe in una cellula? La risposta è arrivata sette anni dopo, ed è nella pubblicazione integrale su Nature Communications archiviata da PubMed Central. Le due nuove coppie non sono equivalenti: P-Z si appoggia agli stessi legami a idrogeno del DNA classico, mentre B-S resta unita solo per forze idrofobiche, senza donatori né accettori di idrogeno. È proprio questa seconda combinazione ad aver messo in difficoltà per anni i tentativi di trascrizione, e a essere ora spiegata dallo studio parallelo su PNAS. Il salto quantitativo è netto: da quattro lettere si passa a otto, e il numero di possibili triplette di codoni cresce da 64 a 512, ottuplicando lo spazio dell'informazione genetica.
È lo stesso ordine di grandezza con cui il catalogo dei quasar dell'alba cosmica è passato da 10 a 41 grazie ai dati del telescopio Euclid, un altro caso del 2026 in cui la scala del dato scientifico cambia di colpo.
Prima applicazione: sensori per il tumore epatico
Le applicazioni non sono più solo teoriche. Dallo studio 2026 emergono i primi aptameri costruiti con le coppie P-Z, brevi filamenti di DNA sintetico progettati per legare bersagli specifici sulla superficie delle cellule di tumore al fegato. La maggiore densità di informazione consente sonde più selettive, uno strumento potenzialmente utile per la diagnostica oncologica precoce. Va detto che tutta la filiera resta a firma statunitense: UC San Diego per la biologia strutturale, Foundation for Applied Molecular Evolution in Florida per la chimica delle basi non naturali, la NASA come storico finanziatore attraverso il programma AEGIS. Nessun laboratorio italiano compare tra le affiliazioni delle due pubblicazioni del 2026, e la questione si intreccia con quella dei quattro ricercatori italiani a Berkeley impegnati su AI e robotica, o dei 4,2 milioni di grant ERC persi per un ritardo burocratico: quando una frontiera scientifica accelera, la posizione italiana rischia di consolidarsi come quella di chi arriva a riprendere risultati altrui.
Il prossimo passo tecnico, indicato dagli stessi autori, è verificare se la RNA polimerasi riesce a operare non su un singolo passaggio ma su cicli completi di trascrizione dentro un batterio vivente. Da quel test dipende quanto rapidamente le otto lettere del laboratorio arriveranno a diventare strumenti diagnostici davvero utilizzabili.
Domande frequenti
Che cosa significa che l'alfabeto genetico è stato raddoppiato a otto lettere?
Tradizionalmente il DNA è composto da quattro basi (A, T, C, G), ma lo studio ha dimostrato che un enzima naturale può leggere anche quattro basi sintetiche aggiuntive (P, Z, B, S), portando il totale a otto lettere e aumentando così la capacità informativa del codice genetico.
Qual è l'importanza della scoperta che la RNA polimerasi naturale può leggere basi sintetiche?
La capacità della RNA polimerasi di trascrivere DNA sintetico con basi artificiali senza essere modificata suggerisce che sistemi genetici espansi potrebbero funzionare in processi biologici reali, aprendo nuove prospettive per applicazioni mediche e biotecnologiche.
A cosa serve il sistema Hachimoji e quali applicazioni pratiche sono emerse?
Il sistema Hachimoji è stato sviluppato per esplorare forme di vita alternative e ampliare le possibilità della biologia sintetica. Le prime applicazioni pratiche includono la creazione di aptameri per la diagnosi precoce del tumore al fegato, grazie alla maggiore selettività resa possibile dall'alfabeto ampliato.
Quali sono le differenze tra le nuove coppie di basi P-Z e B-S introdotte nello studio?
La coppia P-Z si basa sui classici legami a idrogeno come nel DNA naturale, mentre la coppia B-S si unisce tramite forze idrofobiche, senza legami a idrogeno, rappresentando una sfida aggiuntiva per la trascrizione enzimatica.
Quali sono i prossimi passi previsti dai ricercatori per questa tecnologia?
Il prossimo obiettivo è testare se la RNA polimerasi può trascrivere cicli completi di DNA a otto lettere all'interno di un batterio vivente. Questo sarà fondamentale per valutare la reale applicabilità delle otto lettere in campo diagnostico e biotecnologico.
Perché l'Italia non è coinvolta in questa ricerca e quali sono le implicazioni?
Tutti i gruppi coinvolti nello sviluppo del DNA a otto lettere sono statunitensi; nessun laboratorio italiano è affiliato alle pubblicazioni del 2026. Questo riflette una difficoltà sistemica dell'Italia nel partecipare alle frontiere della ricerca scientifica, rischiando di restare indietro rispetto alle innovazioni globali.
