Stampante biologica, la nuova frontiera del DNA sintetico

Ultimo aggiornamento: 14.09.19

 

Le stampanti 3D vengono in aiuto della medicina, questa volta, per velocizzare la produzione di vaccini antinfluenzali.

 

Produrre un vaccino antinfluenzale in laboratorio per impedire la diffusione di un virus, solitamente richiede sei mesi di lavoro; un tempo troppo lungo se pensiamo a quali possono essere i rischi di un virus, specialmente se questo si rivela molto aggressivo e veloce nel propagarsi. Nella peggiore delle ipotesi, qualora ai biologi dovesse sfuggire il controllo di mano, potremmo imbatterci in men che non si dica in una pericolosa e catastrofica pandemia. Purtroppo, tale lentezza è dovuta al vecchio metodo ancora oggi utilizzato per la produzione dei vaccini, che fa riferimento a un processo biologico sviluppato oltre 70 anni fa.

Fortunatamente la scienza è in continua evoluzione e periodicamente ci apre delle porte su nuove frontiere mediche. Il biologo John Craig Venter insieme al Prof. Daniel Gibson e al team di biologia sintetica presso il JCVI (John Craig Venter Institute) ha inventato una bio-stampante che è in grado di scaricare nell’immediato dal web le istruzioni genetiche di un vaccino antinfluenzale e di replicarle. Ciò ridurrebbe drasticamente i tempi di sintetizzazione e di produzione del vaccino stesso e servirebbe potenzialmente a salvare migliaia se non milioni di vite umane.

 

Ingegneria biologica e manipolazione del DNA

Il Prof. Daniel Gibson prima di unirsi al gruppo di ricercatori del JCVI nel 2004, ha conseguito il dottorato in biologia molecolare alla University of Southern California. Lo scienziato, oltre a essere un biologo eccellente, si definisce un ingegnere del DNA. In merito a ciò, egli afferma che una delle cose che ama fare nel suo lavoro, consiste nello smontare il corredo genetico dell’acido desossiribonucleico e nel rimontarlo in maniera da comprenderne meglio il funzionamento.

Il biologo continua dicendo di essere in grado di modificare e di programmare il DNA esattamente come si fa con un computer, con la sostanziale differenza che le “app” del professore danno origine alla vita. In pratica Gibson si riferisce alla creazione di cellule viventi auto-replicanti, terapie e vaccini, attraverso un processo di riproduzione che nel passato era impensabile da realizzare.

 

 

Da Star Trek al teletrasporto biologico

“Spazio, ultima frontiera. Eccovi i viaggi dell’astronave Enterprise durante la sua missione quinquennale, diretta all’esplorazione di nuovi mondi, alla ricerca di altre forme di vita e di civiltà, fino ad arrivare laddove nessun uomo è mai giunto prima”, così recitava il Capitano Kirk all’inizio di ogni puntata della leggendaria serie fantascientifica degli anni ’60 “Star Trek”. In realtà la citazione non è stata fatta per parlare di alieni e navi spaziali ma per ricordare un elemento molto affascinante di quel telefilm, sempre presente in ogni puntata, sua maestà “il teletrasporto”.

Ebbene, se all’epoca poteva sembrare solo pura fantasia, oggi rispetto ad allora, la scienza ha fatto passi da gigante ed è proprio nella stampante biologica sopracitata che tale inventiva trova la sua realizzazione concreta. Certo i progressi da fare sono ancora molti ma intanto le basi scientifiche e sperimentali sono state gettate dal geniale team del JCVI.

Il Prof. Gibson spiega che la bio-stampante (ecco la lista dei migliori prodotti) sfrutta la moderna capacità di lettura e di scrittura del DNA ed è in grado di dare origine a un processo tecnologico di trasmissione dati soprannominato “teletrasporto biologico”.

 

Come far viaggiare il DNA nell’etere

Tutto ciò può sembrare sembra incredibile e impossibile da realizzare ma in realtà il teletrasporto biologico si basa su un concetto molto semplice. Se pensiamo a tutte le caratteristiche e alle funzioni di ogni essere biologico, comprese le cellule viventi e i virus, sono impresse nel codice genetico del DNA. Ora, se siamo in grado di leggere e scrivere questi dati, il codice di un DNA può essere riscritto e quindi replicato in qualsiasi parte del mondo, basta avere gli strumenti giusti; ecco che cosa si intende per teletrasporto biologico.

 

Dalla teoria alla pratica

È importante dire che in seguito al Progetto Genoma Umano del 2003, gli scienziati del team JCVI hanno acquisito maggiore dimestichezza nella lettura del DNA. Il Prof. Gibson però, non si è fermato qui, perché aveva bisogno di padroneggiare anche le tecniche di scrittura dello stesso codice. Pertanto, come uno autore di libri fa con il proprio romanzo, lo scienziato ha cominciato a scrivere delle brevi frasi, per passare poi a dei periodi più lunghi, fino a scrivere un intero “romanzo biologico” del DNA.

Il risultato finale è stato una scrittura completa di un codice genetico per proteine e cellule viventi. Per esemplificare questo processo basti pensare al fatto che le cellule viventi sono le macchine biologiche più efficienti in natura, che possono dare vita a nuovi prodotti organici. Una volta appurato ciò, si è scoperto anche che queste cellule non solo possono essere replicate ma anche riprogrammate, proprio come si fa con i computer.

Come primo esperimento il gruppo JCVI ha voluto creare per la prima volta, una cellula batterica sintetica, partendo dal codice genetico di un DNA contenuto nel database di un computer. Ovviamente si tratta di pezzi di codici più o meno lunghi, che possono essere assemblati insieme e ricombinati a seconda del risultato che si vuole ottenere. Tale processo è stato battezzato dalla comunità scientifica con il nome di “Gibson Assembly”. Oggi, questo metodo è uno strumento utilizzato in tutti i laboratori del mondo, per riprodurre pezzi di DNA lunghi e corti.

 

 

Rischi e potenzialità

Questa tecnologia di trapianto genomico ha dato il via alla scrittura di nuovi codici del DNA dettati da scienziati e non da Madre Natura. Ovviamente il processo di manipolazione cellulare, oltre a essere molto utile per migliorare la vita dell’uomo, può rivelarsi anche molto pericoloso se non si adottano delle adeguate misure di sicurezza. Pertanto il procedimento di riscrittura del DNA tramite bio-stampanti e teletrasporti biologici è sotto stretto controllo del governo statunitense.

Si tratta di nuove tecnologie, che possono avere infinite possibilità di applicazioni, come in campo medico, industriale e farmaceutico. Anni di ricerca, studio e sperimentazione, hanno portato la squadra di biologi del John Craig Venter Institute a essere leader mondiali nella scrittura del DNA e nella produzione di cellule sintetiche.

L’augurio che ci facciamo è quello di arrivare presto alla possibilità di stampare dei farmaci personalizzati per guarire qualsiasi tipo di malattia, abbattendo i lunghi tempi d’attesa e intervenendo tempestivamente sul problema.

 

 

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