La stragrande maggioranza delle applicazioni attuali della biologia sintetica, almeno per adesso, consiste unicamente nella modificazione di esseri viventi preesistenti e non nella creazione vera e propria di nuovi esseri viventi. Diego Di Bernardo, che dirige il laboratorio del TIGEM di Napoli, e che sostanzialmente è di questo che si occupa, ci ricorda che l’ingegneria genetica, a dispetto della sua nomenclatura, ha ben poco di ingegneristico: “È una procedura semplice in cui si inserisce un gene nel DNA di una cellula perché produca la proteina desiderata, per esempio l’insulina. La differenza rispetto alla biologia sintetica è la stessa che passa fra un interruttore elettrico e un microchip che integra migliaia di informazioni”.
E allora in cosa consiste il grande salto, di cui si parla, rispetto all’ingegneria genetica, ormai al servizio di molte applicazioni di uso comune e industriale e perfettamente collaudata?
“Con la biologia sintetica non parliamo più di singoli geni, ma di circuiti complessi, che rappresentano l’interazione di migliaia di geni. Li descriviamo con equazioni matematiche, li progettiamo al computer, ne simuliamo, sempre al computer, il funzionamento e solo allora li ricreiamo in laboratorio e li inseriamo nelle cellule”. In questo modo non si induce solo la produzione della proteina codificata da un singolo gene, ma si aggiunge una funzione complessa autonoma o che si lega alle altre attività della cellula. «Per esempio noi stiamo studiando il modo per far produrre alla cellula una determinata sostanza, poniamo un farmaco, con una periodicità prestabilita. Tornando all’esempio dell’insulina, sarebbe utile poter un giorno trapiantare ai diabetici cellule pancreatiche che non solo producono l’ormone mancante, ma lo fanno all’ora dei pasti».
Sarebbe il traguardo di una scienza avveniristica: ormai la vita artificiale è più vicina di quanto si creda.
A tal proposito e restando nell’ambito, poche settimane fa alcuni studenti della Johns Hopkins University di Baltimora, sotto la guida del biologo Jef Boeke, hanno annunciato alla rivista Nature di aver prodotto e inserito con successo in un lievito due grossi segmenti di cromosoma, a cui hanno anche aggiunto un sistema per rimescolare i geni come le carte di un mazzo, mimando quindi i processi indispensabili per la variabilità e l’evoluzione. Un altro enorme passo in avanti per la biologia sintetica, salita alla ribalta già nella primavera scorsa quando il celebre scienziato Craig Venter ha annunciato di aver creato la prima forma di vita artificiale.
“La parola creazione, che Venter e i suoi colleghi hanno usato nella ricerca pubblicata sulla rivista Science, ha però tratto in inganno molti” spiega Vittorio Sgaramella, responsabile della Sezione di biologia molecolare al Centro Ricerche e Studi Agroalimentari (CERSA) del Parco Tecnologico Padano di Lodi. “In realtà, Venter ha prima decifrato lettera per lettera tutto il DNA di un microrganismo, il Mycoplasma mycoides. Poi lo ha riprodotto in laboratorio, assemblando tra loro i segmenti di DNA della lunghezza massima che le nostre tecnologie consentono di produrre, e infine lo ha trapiantato con successo in una cellula, sempre di micoplasma, ma svuotata del suo DNA originario”.
Il genoma sintetico è stato in grado di replicarsi e di esprimere le funzioni che il batterio svolge in natura, ma non ha rappresentato una nuova forma di vita. “Non abbiamo ancora né la conoscenza, né la fantasia necessarie per creare sequenze completamente nuove e associare loro una funzione”, precisa il genetista, che insieme al premio Nobel Gobind Khorana fu tra i primi a creare geni sintetici nei primi anni ’70. “Il risultato dei giovani di Baltimora però è importantissimo — ribadisce Sgaramella — perché ottenuto su un organismo che non solo è molto più complesso del batterio di Venter, ma soprattutto è già utilizzato dall’industria biotecnologica”.
Bisogna ricordare, soprattutto ai meno avvezzi, che lo scopo di questa giovanissima branca della scienza non è quello di creare una nuova stirpe di mutanti, ma piuttosto di prevenire e curare meglio le malattie, oltre che di trovare una soluzione alle grandi sfide che sta affrontando il pianeta, dall’inquinamento all’esaurimento delle risorse energetiche. Un progresso reso possibile anche dal fatto che, mentre un tempo occorreva una molecola di DNA campione su cui costruire, come uno stampo, quella nuova, oggi basta conoscerne la sequenza per sintetizzarla ex novo.
“Grazie a questo sistema siamo già in grado oggi di rivoluzionare i tempi di risposta a una nuova pandemia influenzale” interviene Rino Rappuoli, a capo del settore ricerca di tutta l’area vaccini della multinazionale farmaceutica che ha prodotto il vaccino contro la cosiddetta “suina”. “Solo due anni fa ci sono voluti tre mesi perché, a partire dal virus isolato negli USA, si potesse iniziare la produzione del vaccino. Un ritardo a causa del quale abbiamo potuto cominciare a distribuire il vaccino quando ormai il picco dell’infezione stava cominciando a calare. Ma se oggi dovesse emergere un nuovo virus come H1N1, i ricercatori che lo hanno isolato, in qualunque parte del mondo, potrebbero leggere in poche ore la sequenza del suo DNA. Basterebbe poi un’e-mail con queste informazioni per produrre un virus sintetico privo delle sue componenti pericolose, ma capace di indurre una risposta immunitaria e partire da questo, dopo pochi giorni, con la messa a punto del vaccino”.
Questo gruppo di Siena è giunto a questo risultato collaborando con lo stesso Craig Venter, il quale ora è impegnato, come altri colleghi, a cercare di definire quali siano gli elementi minimi indispensabili alla vita di una cellula, nella speranza di poterne ricreare una che sia più semplice di quelle naturali, la cui complessità è, almeno per ora, del tutto al di là delle nostre possibilità di sintesi. “Intanto ricercatori del mio e del suo gruppo stanno guardando a un progetto ancora più ambizioso, che non potrà realizzarsi, se mai lo farà, prima di una decina d’anni, ma che potrebbe avere enormi ripercussioni pratiche: — conclude Rappuoli — creare un microrganismo artificiale del tutto innocuo, ma carico sulla sua superficie delle componenti di diversi virus e batteri, in modo da stimolare, con un solo vaccino, la risposta immunitaria contro tutte le più importanti malattie”.
Dove saranno in grado di portarci la curiosità e l’ambizione umana? Staremo a vedere!
