La biologia programmabile è in prospettiva una dei campi più innovativi e potenzialmente profittevoli della bioeconomia che costituirà uno dei settori trainanti delle economie del prossimo decennio.
Si può stimare un mercato potenziale per la biologia programmabile dell’ordine di migliaia di miliardi di euro con la trasformazione delle tecnologie di produzione di molti settori industriali. Sta, quindi, nascendo una corsa al venture capital biotech con il finanziamento di molti progetti di start-up nel campo della biologia programmabile, analogamente a quanto negli anni ’80 dello scorso secolo veniva fatto con la nascente industria informatica.
Genetica, è l’era di CRISPR-Cas9: come funziona e le sue applicazioni
Le applicazioni della biologia programmabile
Fino a pochi anni fa la sintetizzazione del DNA era una procedura estremamente complessa. Oggi, addirittura sul web, è possibile quotare e ordinare delle sequenze di DNA artificiale che ci possono essere consegnate a domicilio. Twist Bioscence è l’impresa che offre questi servizi e che sul suo sito dichiara di essere un’impresa che rafforza la nuova bioeconomia. Ad esempio, un gene sintetico con 900 coppie di basi di lunghezza media pari a 0.9 kb può essere acquistato al modico prezzo di 63 dollari.
Le applicazioni della biologia programmabile sono, quindi, già oggi, facilmente realizzabili, a costi estremamente contenuti, perché una volta ricevute le sequenze di DNA sintetico, queste possono essere inserite nelle cellule per ottenere le molecole bersaglio che il DNA è codificato per produrre. E si possono produrre molecole di ogni tipo: molecole per farmaci, molecole per fragranze di profumi, molecole base per prodotti alimentari, fertilizzanti e derivati dei prodotti petroliferi. Anche i vaccini che sono stati prodotti in risposta alla pandemia hanno a monte la produzione sintetica della proteina spike del Sars Cov 2.
Ginkgo Biowork
Ginkgo Biowork è una start up innovativa che, come dichiarato sul suo sito ha come mission quella di “riunire sotto lo stesso tetto tutti gli strumenti necessari per rendere la biologia più facile da ingegnerizzare, consentendo di migliorare la velocità e capacità di costruire nuovi progetti di organismi”.
Si tratta di una società piattaforma che opera sulla base delle specifiche richieste di un cliente. Sulla base di queste richieste vengono individuati, con l’intelligenza artificiale, all’interno di un database di geni quelli che sono più adatti al progetto proposto dal cliente. A quel punto Ginkgo ordina il DNA da Twist o da altri fornitori, che fanno la sintesi delle coppie di basi. Il DNA sintetizzato viene quindi inserito in una cellula ospite che inizia a produrre enzimi e peptidi. Procedendo per tentativi ed errori sia arriva a trovare la sintesi ottimale per soddisfare le specifiche del cliente.
Ad esempio, con questi metodi, si può provare a produrre, in breve tempo, nuovi antibiotici per far fronte alla crescente antibiotico -resistenza sviluppata dai batteri.
Le tecnologie di editing genico
L’altra frontiera della biologia programmabile è costituita dalle tecnologie di editing genico. Quella oggi più diffusa, la Crisp, permette la scrittura interna dei geni, anche se è limitata ad alcune parti dei geni. È già un gran risultato che apre la strada alla cura di molte malattie genetiche. Poche settimane fa è stata diffusa la notizia che una bambina di tre anni, affetta da Atrofia muscolare spinale che aveva poca speranza di vita, dopo essere stata curata a Torino con terapie di correzione genica, non solo è sopravvissuta alla malattia, ma avrà anche la possibilità di camminare.
L’editing genico potrebbe permettere di spegnere o accendere dei geni, andando a correggere dei difetti che sono alla base di molte malattie genetiche, ma apre anche degli interrogativi etici sugli utilizzi di queste tecnologie che, per esempio, potrebbero anche essere applicate al tentativo di sviluppare forme moderne e sofisticate di eugenetica. Finora l’editing genico CRISPR era una procedura abbastanza complessa e, quindi, più controllabile dal punto di vista etico. Lo sviluppo di tecniche di mRNA per l’editing genico potrebbe consentire l’uso su larga scala e con costi contenuti, con conseguenti problemi di controllo etico degli effetti di queste metodologie. Ma la strada da fare è ancora molta perché il vero risultato che oggi è alla nostra portata, anche se va ancora affinato è quello di arrivare ad una sintesi genica che permetta di costruire da zero il progettato prodotto finito.
I rischi della biologia programmabile
Batteri sintetici, ad esempio, possono essere programmati per “mangiare” l’inquinamento dopo essere stati opportunamente programmati per autodistruggersi, ma il rischio di liberare nell’ambiente batteri sintetici, cioè organismi viventi in grado di comportarsi in maniera adattiva è molto pericoloso, perché, dato che come tutti gli organismi viventi sono in grado di evolversi, essi potrebbero sfuggire al nostro controllo. Anche la programmata autodistruzione potrebbe saltare sia per un errore genetico, sia per una mutazione, liberando nella natura un microrganismo ibrido di cui non possiamo prevedere assolutamente comportamento ed effetti.
Anche a causa di questi problemi fino ad oggi le applicazioni dei batteri sintetici sono state molto limitate, anche se il potenziale di sviluppo nel medio periodo è elevato. Oggi si riesce ad esempio a programmare batteri sintetici simili ai lieviti per produrre qualsiasi sostanza vegetale. In futuro con queste tecniche potremo arrivare a produrre qualunque sostanza organica. È un mercato che, però, probabilmente non vedrà la luce dal punto di vista industriale prima di 10-15 anni.
