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Ricavare farmaci dalla sporcizia è roba tosta

I ragazzi di "Drugs from Dirt" si fanno spedire sporcizia da tutto il mondo per studiarla.

di Gian Volpicelli
26 gennaio 2015, 12:00pm

​Image: ​Sebastian Werner/Flickr

Se siete alla ricerca di nuove medicine, un buon posto dove guardare è lo sporco. Molte delle molecole che hanno reso la vita umana più semplice—come quelle usate negli antibiotici—sono state scoperte semplicemente analizzando il terreno, dove microrganismi lavorano senza sosta per sintetizzare sostanze preziose, potenzialmente curative.

La buona notizia è che con tutta probabilità ci sono ancora prodotti utili sepolti nello sporco del mondo. La notizia meno buona è che è molto difficile incontrarli.

Un gruppo di biologi della Rockefeller University di New York ha recentemente lanciato il sito Drugs from Dirt. Il sito è uno fervido appello perché le persone nel mondo afferrino una pala e inviino campioni di terriccio ai compagni dell'università, che li setacceranno alla ricerca di elementi interessanti. Lo stesso gruppo ha anche pubblicato un articolo questo mese in cui sottolinea che recenti analisi "suggeriscono l'esistenza nell'ambiente di un'enorme fonte inutilizzata di cluster genici biosintetici che codificano prodotti naturali."

Mi sono messo in contatto con Sean Brady, uno degli autori della pubblicazione e capo del Laboratory of Genetically Encoded Small Molecules dell'università, per chiedergli cosa sia questa faccenda di sporco e farmaci.

Il batterio MRSA resiste a molti degli antibiotici sul mercato. Immagine: ​NIAID/Flickr

MOTHERBOARD: Come mai state perlustrando la sporcizia per trovare farmaci?Sean Brady: Be', la maggior parte delle sostanze usate clinicamente, come antibiotici, antitumorali, immunosoppressori… Voglio dire, se scorri la lista, la maggiorparte di loro proviene dalla natura, e la risorsa più produttiva per loro, tradizionalmente, sono i batteri. E il modo più produttivo di trovare batteri è guardare nella sporcizia. Storicamente, è stato il metodo più diffuso per ottenere dei farmaci.

Ciò che abbiamo imparato nel corso dell'ultimo paio di decenni, è che ci siamo persi molte delle cose che i batteri sono in grado fare per noi nella produzione di medicinali, perché molti non possiamo coltivarli, e—per la verità—non amano produrre molecole in laboratorio. Dunque abbiamo lavorato su metodi per andare direttamente nello sporco e accedere ai geni che creano queste molecole, così da aggirare questi limiti.

Come si sviluppa l'intero processo?
​Dunque, essenzialmente, prendiamo un cucchiaio e scaviamo un po' di sporcizia, e poi la teniamo in presenza di un detergente che provoca una lisi (disgregazione) nei batteri che ci sono. Dopodiché congeliamo il DNA e cominciamo a sequenziare quel DNA usando strategie specifiche come la reazione a catena della polimerasi. Di solito ci impiega un paio di ore per lavorare il campione, e circa un giorno per sequenziarlo. Ciò che vogliamo fare è trovare dei geni che indichino di stare producendo molecole che somigliano a quelle che conosciamo—come antibiotici, così possiamo produrre nuove versioni di quelli—o geni che non assomigliano a niente di quello che abbiamo visto prima e che potrebbero essere nuove molecole che ancora non conosciamo e che necessitano di ulteriore ricerca.

Avete trovato qualche buon farmaco finora?
Benché il progetto sia intitolato "Drugs from Dirt," non stiamo effettivamente puntando ad arrivare alla fase di produzione di farmaci. È più un tentativo per il sequenziamento dei geni che puoi trovare nello sporco, così possiamo farci un'idea di cosa c'è là fuori. Poi i paesi singoli dovrebbero controllare ognuno la propria biodiversità.

Abbiamo un interesse puramente scientifico su cosa c'è là fuori. Vogliamo vedere come si differenziano le cose in giro per il mondo: la chimica e i geni che trovi nello sporco texano sono gli stessi che vedi in Africa? Noi crediamo di no, ma vorremmo osservarlo nei dettagli. Vogliamo ottenere abbastanza informazioni che altre persone in quei paesi possano andare a vedere. E poi potremmo anche collaborare con loro.

Dunque state cercando di creare una sorta di database internazionale delle molecole che trovate nella sporcizia.
Un database di geni, ad essere precisi. I geni che conosciamo possono fornire molecole utili. È solo un punto di partenza di un processo che potrebbe col tempo portarci ad ottenere farmaci. Si tratta anche di spingere le persone a capire che c'è un sacco di roba sotto i nostri piedi, che possiamo iniziare a vedere se la sequenziamo.

Scendiamo nei particolari della raccolta di campioni. Chiedete alle persone nel mondo di inviarvi campioni di sporco. Come funziona? Vi mandano una scatola di sporco?
In certi casi sì, ma dipende. È piuttosto facile inviare campioni di sporco in giro per gli Stati Uniti; non ci sono molte restrizioni. Dunque uno dei nostri focus principali è avere una buona distribuzione dei campioni. Ma in ultima istanza, ci piacerebbe riceverli da ogni parte del mondo. E ci sono molte più restrizioni in questo caso: ci sono restrizioni di importazione, ci sono restrizioni legali per il portare fuori da un paese casi di biodiversità. Ci sono problemi con cui dobbiamo interfacciarci, ma speriamo che le persone possano girarci attorno. Forniamo anche assistenza legale necessaria all'importazione di campioni di sporco negli Stati Uniti.

Quanti campioni avete ricevuto finora?
Per il nostro ultimo articolo abbiamo usato 185 campioni, una piccola parte dei quali—direi un quarto—arrivava dagli sforzi di concittadini scienziati. Ora, con il sito abbiamo lanciato la prima prova su larga scala di raccolta di campioni da tutto il mondo. Vedremo come va. È un grande esperimento di citizen science, che credo sia un fantastico modello da usare per impegni globali su larga scala che vogliono guardare alla diversità.

Qual è l'aspetto più difficile del vostro lavoro?
Per quanto riguarda l'aspetto del "fare farmaci dallo sporco", la parte più dura è trasformare un gene in una molecola. Devi avere un certo tipo di batterio perché esprima un gene, per poter fare una proteina, e poi produrre un antibiotico. Stai clonando DNA dallo sporco e chiedendo ai batteri di fare un sacco di cose con quei geni sconosciuti e non funziona sempre. Per quanto riguarda l'aspetto del sequenziamento, la procedura tecnica è piuttosto semplice e la parte difficile è ottenere un sacco di campioni da posti diversi.

Ecco perché è importante coinvolgere il pubblico e farci mandare campioni. Non possiamo viaggiare in giro per il mondo per prenderli, sarebbe troppo scomodo e costoso. Ma ci sono persone che vivono ovunque, ormai. Siamo interessati particolarmente ai campioni che provengono da posti strani dove i batteri e i geni potrebbero essere diversi da quelli che abbiamo sequenziato finora.

Qual è il prossimo passo per questa ricerca?
A un certo punto avremo bisogno di fare una mappa più dettagliata della biodiversità globale. Abbiamo già creato una mappa per i 185 campioni che abbiamo ricevuto. Ma non si estende molto: meno di 200 campioni in giro per il mondo non coprono granché. Vogliamo una mappa dettagliata del tipo di geni che puoi trovare in giro per il mondo. E poi vogliamo capire dove sono i posti migliori per ottenere buone molecole e fare scoperte farmacologiche.