mercoledì 17 ottobre 2012

BIOLOGIA SINTETICA

 "La biologia sintetica, combinando sistemi di geni scoperti in forme di vita diverse, può realizzare organismi produttori di materiali nuovi" C. A. Redi

 
Non si può certo dire che siano stati raggiunti i risultati scientifici ottenuti dalla Nexus Corporation in Blade Runner, però in questi ultimi decenni la biologia e la genetica hanno fatto passi da gigante. Non parleremo ancora per diverso tempo di replicanti umani però, da quando nel 2000, due gruppi di ricerca indipendenti annunciarono su Nature la costruzione di un interruttore e un orologio che di fatto sono due cellule viventi, possiamo di certo affermare di essere su una buona strada. Nei pochi anni successivi si crearono altre cellule viventi con nuove funzioni come interruttori di vario tipo, sensori per odori, luce, temperatura, campi magnetici, memorie, generatori di impulsi, microfabbriche di farmaci, resine, plastiche biodegradabili e carburanti. 
Il primo passo verso questi successi è stato decodificare i geni presenti in una cellula che con nuove tecnologie si sono sintetizzati e “cuciti” insieme. Infine queste sequenze genetiche sono state inserite in chassis, cioè cellule svuotate del loro DNA previo il mantenimento delle parti vitali e riproduttive. In questo modo, questi contenitori viventi, farciti di geni con funzione predefinita, possono generare organismi viventi nuovi e totalmente vocati al compito programmato dall’uomo. Chiaramente diversi di questi geni possono anche venire associati, rendendo questi organismi  complessi e “multitasking”, cioè capaci di svolgere diversi compiti contemporaneamente. 
Un altro passo avanti avvenne quando, nel 2003, il MIT di Boston, aprì un sito internet (http://www.partsregistry.org) deputato a contenere le sequenze dei geni e dei loro regolatori, depositate dai ricercatori assieme ai chassis realizzati. Generalmente i contenitori o chassis realizzati, derivano da un batterio nostrano come l’Escherichia coli, oppure da lievito di birra, da virus o da cellule staminali. Selezionando ad esempio “coliroid” nel database a visione libera, si possono trovare gli 11 componenti tra geni e regolatori che dotano un chassis della capacità di diventare scuro se colpito dalla luce. 
Un complesso di questi chassis fotoreattivi consente di realizzare microfotografie, come questa di fianco, autoritratto di uno dei ricercatori della Texas University ad Austin che hanno scoperto e "costruito" questi nuovi organismi sintetici.
Un programmino per computer, oggi anche in versione per Ipad, chiamato Genoma Compiler (http://www.genomecompiler.com/), collegato ad una macchinetta che assembla le molecole nucleotidiche del DNA, quelle che costituiscono la famosa e variabile sequenza di lettere (A-T C-G e U), è in grado di replicare frammenti del DNA, cioè di geni aventi precise e definite funzioni. In pochi minuti questo sistema può realizzare diversi microorganismi sintetici che fatti replicare producono il film fotosensibile di dimensione desiderata utile per composizione di “foto batteriche”. Certo, questa è solo una curiosità, ma dà già il senso delle potenzialità scientifiche e delle applicazioni industriali realizzabili da simili metodi.
Sono stati prodotti sistemi genetici capaci di conferire alla neo-cellula movimento, oppure per creare un dispositivo di autodistruzione o di distruzione di altre cellule o per produrre resine, plastiche, farmaci o carburanti. Un buon esempio di queste applicazioni può essere quello della produzione di artemisina, un farmaco antimalarico. 
L’Artemisia annua, è una pianta erbacea capace di produrre minime quantità di questa sostanza. Individuando il gene responsabile di questa produzione, i ricercatori sono stati in grado di replicarlo, inserirlo in un chassis ed ottenere un unico singolo organismo deputato alla produzione esclusiva di quella sostanza. E’ naturale e immaginabile considerare fondamentale il saper leggere il codice genetico per distinguere ed individuare i geni da selezionare e replicare. Per fare questo sono indispensabili importanti investimenti nella ricerca, soprattutto alla luce dei successi di queste metodologie nello studio dell’evoluzione e dell’azione del debellare il cancro. Purtroppo però, visto l’andamento degli investimenti del nostro paese, con ogni probabilità dovremo accontentarci, come nel caso di questo post dell’anellomancante, di commentare o ammirare i risultati scientifici altrui.

modificato da "D'Amico A., La Repubblica, 14-10-2012"

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