Biologia sintetica

La biologia sintetica è una scienza interdisciplinare che prevede l’utilizzo di principi provenienti da discipline come l’ingegneria, la biologia molecolare, la biologia cellulare e la biologia dei sistemi. Si tratta di rimodellare organismi esistenti dalla natura o di costruire organismi sintetici completamente nuovi per applicazioni come la produzione di proteine o enzimi, il biorisanamento, la produzione di macromolecole a valore aggiunto e l’aggiunta di tratti desiderabili alle colture, solo per citarne alcune.

Riso dorato

Il riso dorato è una pianta di riso geneticamente modificata che produce chicchi ricchi di β-carotene, un precursore della vitamina A. Le piante di riso possiedono intrinsecamente la capacità di produrre β-carotene. Tuttavia, la produzione avviene solo nelle foglie poiché parti del percorso di produzione sono spente nel chicco. L’inserimento di tre geni che codificano per gli enzimi-fitoene sintasi, fitoene desaturasi e licopene β-ciclasi nel genoma delle piante di riso innesca la produzione di β-carotene nei chicchi di riso.

Genoma e organismo artificiali

La costruzione di genomi sintetici completamente nuovi è relativamente più complessa del rimodellamento del genoma e nel corso degli anni sono stati compiuti diversi sforzi per sviluppare gradualmente questa metodologia. Nel 2002 è stato sintetizzato il primo genoma virale artificiale per il poliovirus. Tuttavia, la svolta principale è stata la sintesi di un genoma batterico sintetico di Mycoplasma genitalium nel 2008. M.genitalium è stato selezionato come organismo di scelta per lo sviluppo di questa metodologia perché aveva uno dei genomi più piccoli con circa 485 geni codificati in ~ 6.000.000 bp di DNA. ~100 di questi geni non erano essenziali e sono stati quindi eliminati per creare un genoma sintetico minimo.

Utilizzando la metodologia sviluppata, questi ricercatori hanno fatto un passo avanti e hanno creato un organismo unicellulare sintetico. La sequenza del genoma di questo organismo sintetico proviene da Mycoplasma mycoides. Sebbene la dimensione del genoma di M. mycoides è più grande di M.genitalium, è stato scelto per questo esperimento per il suo tasso di crescita più rapido.

La sintesi parziale del genoma di un lievito Saccharomyces cerevisiae nell’anno 2017 è l’ultima aggiunta all’elenco dei genomi sintetizzati artificialmente e i ricercatori stanno attualmente tentando di sintetizzare genomi di linee cellulari umane e genomi di altre piante e animali. Sebbene la biologia sintetica abbia innumerevoli benefici, ci sono diverse preoccupazioni etiche che la circondano. compreso l’utilizzo per lo sviluppo di armi biologiche.