Ingegneria della vita

di Roberto Dominici

Il termine biologia sintetica o di sintesi, è stato per lungo tempo usato per descrivere un approccio alla biologia che tenti di integrare aree differenti di ricerca per creare una comprensione più globale della vita.

Più recentemente si intende:

  1. progettare e fabbricare componenti e sistemi biologici non ancora esistenti in natura,
  2. riprogettare e produrre sistemi biologici già presenti in natura.

Quindi attualmente il termine è usato per indicare una nuova area di ricerca che combini la scienza e l’ingegneria per sintetizzare funzioni biologiche originali, usando la genetica per programmare organismi viventi con funzioni nuove; per esempio la possibilità di far eliminare molti tipi di inquinanti ambientali ai batteri. 

La bioremediation (biorisanamento) è una tecnica che utilizza sistemi biologici con l’obiettivo di ridurre l’inquinamento dell’aria, delle acque o del suolo. In particolare si utilizzano piante o microrganismi per eliminare sostanze tossiche che vengono degradate e convertite in sostanze innocue, quali anidride carbonica e acqua. La bioremediation va quindi a sfruttare le differenti vie metaboliche degli organismi, in particolare di quelli che si nutrono di sostanze inquinanti, bonificando l’ambiente.

Un’altra applicazione riguarda la possibilità di “insegnare” ai batteri a produrre una proteina terapeutica solo in presenza di indicatori di una particolare malattia. Si preferisce usare anche in questo caso i sistemi viventi e non sostanze chimiche, in quanto i sistemi naturali sono molto vere e proprie “fabbriche” che eseguono normalmente complesse azioni chimiche a temperatura ambiente o a quella corporea e con modalità di gran lunga più efficienti dal punto di vista energetico rispetto a qualsiasi dispositivo composto di metallo o silicio. Il fine non è tanto quello di produrre nuova scienza, bensì quello di “prendere” parte dei sistemi biologici, semplificandoli, ed usandoli come parte di più complessi sistemi bioingegneristici, non naturali.

L’obiettivo della biologia di sintesi è quello realizzare un mondo in cui tutti gli organismi viventi possano essere modificati in modo affidabile con benefici per tutti.  Assoggettare la natura, sottometterla al potere dell’uomo, ai suoi fini, pur benefici, non è una cosa banale, comporta allo stesso tempo possibilità e opportunità inattese ma anche problemi e rischi insoliti. Utilizzare, modificandolo, un organismo affinché lavori per noi significa che quell’organismo userà energia che normalmente utilizzerebbe per la sua replicazione, per fare in modo che tutte le informazioni che possiede si trasmettano alla sua discendenza.

La più grande forza della biologia è la sua capacità di replicarsi e di evolvere;  questa capacità di “evoluzione”  porta in sé dei rischi. Ricordo le parole del matematico Jan Malcolm l’immaginario studioso della teoria del caos e dell’imprevedibilità dei sistemi complessi,  personaggio del libro di Michael Crichton Jurassik Park, che affermava: “Se c’è una cosa che la storia dell’evoluzione ci ha insegnato, è che la vita non ti permette di ostacolarla; la vita si libera, si espande in nuovi territori e abbatte tutte le barriere, dolorosamente, magari pericolosamente ma… tutto qui … dico semplicemente che la vita, vince sempre.”  

Un modo per aggirare questi rischi “potenziali” è inserire limiti alla capacità di cambiare in quei casi in cui i nostri cambiamenti potrebbero diffondersi in natura, per esempio programmando i microbi per rilasciare un carico di molecole “terapeutiche” importanti e cessare poi di essere vitali, o ancora usando virus ingegnerizzati  che hanno i batteri come bersaglio e che elimineranno i patogeni invasori, si moltiplicheranno finché gli invasori siano stati eliminati e poi si fermeranno senza arrecare alcun danno al paziente. Alla base dello sviluppo di questi approcci innovativi, ci deve essere la certezza che i benefici superino sempre i rischi derivanti dalla manipolazione degli organismi, dando priorità a quegli indirizzi biotecnologici che ci consentano per esempio di distruggere selettivamente il cancro e di curare il diabete o altre malattie polifattoriali.

Per la nostra civiltà uno dei maggiori rischi biologici riguarda le pandemie di malattie infettive che grazie alle biotecnologie potremo un giorno fermare. Quando siamo attaccati da un microorganismo patogeno il nostro copro si difende attivando il sistema immunitario con la produzione di una serie di anticorpi con l’obiettivo di neutralizzare l’invasore. Si tratta di un processo che procede per tentativi ed errori che necessita di tempo, che a volte può risultare troppo lungo per garantire la sopravvivenza delle persone colpite.

Una strategia migliore è quella di fornire all’organismo un vantaggio iniziale e cioè prendere i geni che codificano per gli anticorpi di cui è nota l’azione protettiva, inserirli nell’involucro innocuo di un virus-vettore e iniettarlo nelle persone. Il virus una volta penetrato nelle cellule dell’ospite, comincerà a produrre grandi quantità di anticorpi protettivi già ottimizzati contro l’invasore, ponendo fine alla minaccia. La possibilità di ingegnerizzare la vita apre nuove prospettive di cura ma dobbiamo sempre, da scienziati, considerare sia i rischi sociali come quelli tecnici, rendendo consapevoli tutti di quali siano le criticità e quali i benefici di una certa tecnologia. La scienza è essenzialmente un’impresa condivisa e se vogliamo ingegnerizzare la vita permettiamo a tutti di decidere insieme come realizzarla.

 

 

 

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