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Scienza

Organismi sintetici, a che cosa potrebbero servire

Farmaci, biocarburanti, armi contro l'inquinamento, migliore comprensione dei meccanismi della vita: ecco a che cosa punta la biologia sintetica

È il passo avanti più significativo fatto finora nel tentativo di dar vita a un organismo artificiale, creato a partire dai “blocchetti di base” della vita. Un gruppo internazionale di ricercatori ha trovato il modo di sintetizzare in maniera efficiente il DNA del comune lievito di birra, Saccharomyces cerevisiae il nome scientifico, ricostituendo una buona porzione del suo genoma, cinque cromosomi, circa un terzo del totale.

Entro la fine dell’anno, contano di arrivare a sintetizzare tutti e 16 i suoi cromosomi, dando vita al primo organismo artificiale di una certa complessità.

L’impresa, di cui ha dato notizia la scorsa settimana la rivista Science, con sette articoli pubblicati, frutto del lavoro di oltre 200 autori sparsi in laboratori di diversi Paesi del mondo, è stata salutata come una conquista scientifica che apre prospettive rilevanti in tutto il settore della cosiddetta biologia sintetica.

Il risultato
Per sintetizzare i nuovi cromosomi, innanzitutto, gli scienziati hanno scritto al computer le sequenze di DNA dei cromosomi naturali del lievito, facendone poi una specie di editing per semplificarlo, per esempio tagliando il DNA spazzatura, quello che non codifica per alcuna proteina. Poi, basandosi su questa “bozza” di genoma, sono state assemblate fisicamente le sequenze di DNA, cucite insieme in tratti via via più lunghi

Alla fine, i ricercatori hanno inserito questi tratti sintetizzati ex novo all’interno delle cellule del lievito, al posto dei cromosomi naturali, che sono stati invece tolti. E – questo il risultato importante – nonostante tutte le manipolazioni, le cellule hanno continuato a funzionare normalmente.

L’obiettivo è ottenere lo stesso risultato sostituendo tutti e 16 i cromosomi nell’organismo, come il consorzio di ricercatori pianifica di fare entro la fine del 2017.

Capire come funziona la vita
Uno dei primi scopi del progetto è una migliore comprensione dei meccanismi di funzionamento della cellula. Che cosa si può aggiungere e sottrarre per mantenere un organismo ancora funzionante? Quali sono gli elementi di base per la vita che non possono essere eliminati? Quanto si può cambiare un genoma prima di ottenere una specie diversa? Ma non si tratta solo di conoscenza teorica.

Fabbriche di farmaci
Già oggi i lieviti geneticamente modificati sono utilizzati come piccole fabbriche per produrre farmaci, insulina, biocarburanti. Un esempio: dell’artemisina, la sostanza estratta dalle piante e usata come farmaco contro la malaria, viene una forma semisintetica, ottenuta dall’impianto di una combinazione di geni della pianta e di un lievito in un batterio che sintetizza acido artemisinico.

ppure si cerca di utilizzare batteri come Escherichia coli per produrre biocarburanti, o ancora per “mangiare” sostanze inquinanti. Con forme di lievito sintetico tutto il processo potrebbe essere reso più efficiente. I ricercatori potrebbero per esempio generare migliaia o milioni di variazioni nel genoma delle cellule e identificare la versione migliore per un certo scopo. Basterebbe poi sequenziare il DNA per capire qual è la variazione che ha fatto la differenza, e riprodurre in serie cellule di lievito o batteri con la stessa mutazione.

Vita umana sintetica?
Un altro passo riguarda ovviamente l’applicazione delle stesse tecniche al genoma umano. È vero che il genoma umano è circa 300 volte più ampio come misura, e decisamente più complesso, ma in linea teorica niente vieta che possa essere riprodotto.

Dopo che, quindici anni fa è stato letto, decodificando i tre miliardi di “lettere” che costituiscono le istruzioni per dar vita a un essere umano, ora c’è chi pensa a scrivere il nostro genoma, con lo stesso procedimento utilizzato per i cromosomi del lievito.

Il Genome Project-Write (GPWrite un’iniziativa lanciata da Jef Boeke, professore di biochimica alla New York University, a capo del consorzio che ha sintetizzato il lievito, e da George Church, dell’Università di Harvard, mira proprio a coordinare gli sforzi per ingegnerizzare e sintetizzare il genoma anche di cellule umane, oltre che di altri animali e piante.

Oltre ai risultati medici che si potrebbero ottenere con queste ricerche nei campi più diversi, dalla medicina anticancro a quella dei trapianti, in teoria - solo in teoria - sintetizzando in laboratorio l’intera sequenza del DNA umano, e inserendola in un embrione, si potrebbe arrivare a far nascere un essere umano senza genitori biologici.

Una prospettiva per ora fantascientifica, ma che è già argomento di discussione.

 


 

 

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