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Craig Venter ha inventato una macchina che converte il digitale in biologico

Per ora stampa proteine, ma in un prossimo futuro potrà stampare bambini su Marte.

di Jordan Pearson
23 aprile 2018, 8:49am

Illustration: Ben Ruby

Craig Venter pensa che spedire organismi viventi in altre galassie sia fantascienza; crede invece che sia molto più realistico stamparli sul luogo utilizzando rappresentazioni digitali del loro genoma. Gli piace chiamarlo “teletrasporto biologico”. Il genetista superstar che ha mappato il primo genoma umano nel 2000 è alle prese con una nuova sfida: rivoluzionare il mondo della medicina.

Essenzialmente, spedirsi avanti e indietro via mail medicinali e organismi, dalla Terra ad altri pianeti, sembrerebbe solo una delle possibili implicazioni future di un dispositivo sviluppato dalla Synthetic Genomics, compagnia americana fondata da Venter, famoso genetista e biotecnologo. Si chiama ‘Convertitore Digitale-Biologico’, DBC (Digital to Biological Converter) e, privo di qualsiasi ‘rivestimento’ di design, sembra un insieme di stronzate tecnologiche disposte a caso su un tavolo. Il dispositivo è in grado di prendere rappresentazioni digitali di DNA da Internet, e di ricostruirle in loco utilizzando quelli che sono i mattoni costituenti della vita: adenina, citosina, guanina e timina, che poi sono gli stessi che hanno prestato le iniziali per il titolo del film Gattaca.

Come ogni stampante ha bisogno di cartucce, ma al posto del colore ci sono flaconi di sostanze chimiche,” ci racconta Venter al telefono; “è la stessa complessa biologia con cui le nostre piccole cellule rivestono il DNA, in scala molto, molto ridotta.”

Il DBC. Immagine: Nature Biotechnology/Venter et. al.

Venter, tra i pionieri del sequenziamento del genoma umano, è stato al centro di alcuni tra i più grandi avanzamenti in campo genetico dei nostri tempi. Ha annunciato l’avvento del DBC per anni e ha scritto un libro nel 2013 ‘Life at the speed of Light’. Sulla stessa scia, la Synthetic Genomics ha sviluppato un precursore del DBC, chiamato BioXp, in grado di ricostruire il DNA, ma non del tutto da zero. Nel 2013 BioXp fu utilizzato per sintetizzare un vaccino contro l’influenza aviaria, e lo stesso Elon Musk di SpaceX espresse interesse nello sperimentare la futuristica tecnologia DBC per stampare batteri terraformanti su Marte.

Con un paper scientifico pubblicato su Nature Biotechnology, oggi il convertitore è molto più che una rarità futuristica. Il saggio descrive il sistema nel dettaglio, e sottolinea alcuni dei suoi successi: è infatti in grado di stampare DNA, RNA (la chiave per decodificare le istruzioni del DNA), virus, alcuni tipi di vaccini, e batteriofagi per uccidere le infezioni. Può anche stampare il batterio sintetico creato da Venter lo scorso anno, che con 437 geni costituisce, secondo il genetista, la forma di vita più semplice di sempre.

Questo saggio, assieme all’attenzione che Venter spera raccoglierà, potrebbero essere il punto d’inizio di una rivoluzione mondiale nel campo della medicina — sempre che abbastanza persone decidano di investire nell’idea. Per ora, ha ancora qualche problema: la sintesi del DNA mediante questo dispositivo risulta ancora un processo inefficiente e costoso, oltre a non essere totalmente a prova di errore, ma Venter si dichiara ottimista.

“Se per esempio avessimo un DBC collegato al nostro computer, potremmo ricevere via mail l’insulina o un vaccino, che la macchina produrrebbe per noi pronto all’uso,” dice Venter. “pensate a tutti i farmaci basati sulle proteine che ci sono, e alla possibilità di riceverli via mail piuttosto che comprarli in farmacia. Ci prepariamo a un mondo concettualmente molto, molto diverso.”

Un'illustrazione della stampante e di come funziona. Immagine: Nature Biotechnology

L’idea, per come la descrive Venter, è che ogni grande ospedale, clinica, o società nel mondo, possieda un DBC. Così, nel caso di un’epidemia, il vaccino potrebbe essere inviato dappertutto come file digitale, in pochi minuti, ed essere prodotto localmente invece di essere stoccato e poi spedito. “Potremo riuscire a bloccare una pandemia sul nascere,” ci dice Venter.

Abbiamo telefonato a Daniel Gibson, scienziato alla Synthetic Genomics che ha inventato il processo di assemblaggio del DNA noto come ‘Assemblaggio di Gibson. Così come Venter, ha dimostrato entusiasmo verso le applicazioni a breve termine del DBC, ma riguardo alle future implicazioni nello spazio ha avuto un approccio più pragmatico, “meglio non farsi distrarre troppo.”

Venter riconosce a Gibson gran parte del lavoro svolto per sviluppare il DBC, e sono entrambi ben consapevoli del fatto che ci sia ancora molta strada da fare prima di riuscire a stampare costrutti di DNA più grandi di un virus — magari addirittura persone — nello spazio.

Purtroppo il processo è ancora estremamente dispendioso: “Durante la sintesi del DNA, il 99,999 percento delle materie prime viene perduto,” dice Gibson. “Stiamo cercando di risolvere il problema, così invece di costruire due geni con 20 litri di scarto, produrremo 2000 geni perdendo solo qualche millilitro di materiale. Ciò ovviamente ridurrebbe drasticamente il costo della sintesi, così come gli sprechi, migliorerebbe il processo e lo renderebbe più robusto.”

Un'illustrazione dei passi automatizzati dal convertitore. Image: Nature Biotechnology

Esiste però un’ulteriore preoccupazione da parte di Gibson, e cioè che la sintesi del DNA sia spesso soggetta a introdurre mutazioni indesiderate. Il DBC come viene descritto nel paper scientifico di Nature, funziona bene per quanto riguarda i costrutti di DNA che attualmente riesce a stampare, ma muovendosi verso organismi più complessi, il rischio di introdurre mutazioni aumenterebbe.

“Basta una base di DNA incorretta per compromettere il funzionamento di una proteina, per rendere inefficace una terapia, o per pregiudicare le funzionalità di una cellula,” avvisa Gibson.

Per permettere al DBC di realizzare le più lontane idee di Venter, la Synthetic Genomics dovrà impiegare tutta la tecnologia già esistente, e tutta quella che non è stata ancora sviluppata, afferma Gibson.

“Pensate a quanto velocemente siamo passati dall’aereo dei fratelli Wright ai jet supersonici, o dai primissimi metodi di sintesi del DNA alla creazione di un genoma umano mediamente in 12-15 minuti, 24 ore al giorno,” spiega Venter, che nel 2007 ha sequenziato e consegnato al mondo il proprio di genoma. “Ecco, il DBC è molto più vicino all’aereo dei fratelli Wright piuttosto che al teletrasporto biologico.”

Anche se non dovesse mai funzionare, aver rivoluzionato il modo in cui il mondo affronta le ondate epidemiche, dando inizio a una nuova era di medicina prêt-à-porter, sarebbe comunque un premio di consolazione niente male.

Questo articolo è apparso originariamente su Motherboard US.