Biologia sintetica

Sebbene l’espressione e lo stesso concetto risalgano agli inizi del Novecento (Stephane Leduc, La biologie synthétique, 1912), la biologia sintetica (o di sintesi) è un indirizzo di ricerca nel campo delle scienze della vita che si realizza nel contesto delle profonde trasformazioni cui è andata soggetta la ricerca biologica in questi ultimi decenni, grazie alla disponibilità di potenti tecnologie (in particolare, sequenziatori automatici e sintetizzatori) e a nuovi concetti e metodi importati dalle scienze fisiche, ingegneristiche, matematiche e informatiche.

La biologia sintetica ha come obiettivo quello di riprogrammare i sistemi biologici naturali dotandoli di nuove funzioni e, in prospettiva, di progettare e realizzare nuove parti e sistemi biologici dotati di proprietà e funzioni utili che i sistemi naturali non possiedono. Alla base di questo progetto c’è l’idea che i sistemi biologici possano essere considerati alla stregua di macchine costituite da una combinazione di elementi funzionali indipendenti (moduli), e quindi suscettibili di essere scomposti e ricomposti in nuove configurazioni per modificare le proprietà possedute dal sistema o per crearne di nuove.

Questo progetto viene perseguito attraverso due approcci fondamentali.

Il primo è l’approccio bottom-up (dal basso verso l’alto), il cui modello e il notissimo gioco coi mattoncini LEGO, e infatti biobrick (mattoncino biologico) vengono chiamate le parti di Dnache codificano per funzioni note, delle quali esiste un registro online istituito dal Massachusetts institute of technology (Mit). Questo registro è la base per una competizione internazionale (International genetically engineered machines competition, Igem) alla quale gruppi di ricerca di vari Paesi (costituiti da studenti guidati da un docente) partecipano presentando invenzioni basate sui biobrick registrati: ad esempio, un biosensore capace di scoprire l’arsenico nell’acqua o un biofilm per la foto-litografia. Sempre in questo tipo di approccio va ricordata anche la ricerca sulle protocellule: si tratta di microscopiche aggregazioni di molecole che si auto-assemblano a partire da semplici substrati organici e inorganici e sono capaci di crescere, replicarsi ed evolvere. Da questo tipo di ricerca si attendono anche lumi sulla questione di come la vita sia emersa dalla materia inerte.

Il secondo approccio è top-down (dall’alto verso il basso) e comprende diverse varianti, la più nota delle quali è quella che mira a de-costruire i sistemi viventi alla ricerca delle forme semplificate e minimali (genoma minimo) compatibili con le funzioni vitali, da usare come chassis per inserire nuovi circuiti biologici per nuove funzioni. Un grande passo in avanti in questa direzione è stato realizzato nel 2010 dallo scienziato Craig Venter con la creazione di un batterio ottenuto inserendo un genoma chimicamente sintetizzato in un batterio privato del suo corredo genetico e usato come una sorta di contenitore.

Sul piano pratico, le possibili applicazioni della biologia sintetica toccano pressoché tutti gli ambiti della nostra vita: si va dalla produzione di farmaci di nuova concezione a nuovi metodi per la produzione di biocarburanti, alla detossificazione e controllo dell’ambiente e così via. L’enorme interesse di queste e altre possibili applicazioni per affrontare le grandi sfide che l’umanità ha davanti e sottolineato nell’immagine del mondo che, secondo un rapporto del National research council (2009), potrebbe scaturire dalla biologia sintetica: “Immaginate un mondo nel quale c’è per tutti cibo abbondante e sano, dove l’ambiente è ripulito e rifiorente, dove c’è energia pulita e sostenibile e la buona salute è la norma”. Lo sviluppo della biologia sintetica è stato accompagnato da un vasto dibattito che, da un lato, ha toccato il problema (per altro comune alle nuove biotecnologie) della valutazione dei benefici e dei rischi connessi all’eventuale rilascio nell’ambiente di nuovi costrutti biologici e, dall’altro, ha approfondito le tematiche di tipo filosofico e antropologico suscitate dagli aspetti epistemologici e metodologici di questo nuovo modo di fare biologia.

La biologia è la scienza che studia la vita e la biologia sintetica è la scienza che si ripromette di progettare e creare nuove forme di vita non esistenti in natura: questo chiama in questione due nozioni fondamentali, quella di vita e quella di natura, con una sfida a molte intuizioni comuni e a concezioni filosofiche diffuse in materia.

Demetrio Neri
Professore emerito di Bioetica, Università degli studi di Messina
Socio della Consulta di bioetica onlus
Membro della Commissione per l’etica e l’integrità della ricerca del Cnr (Roma)

Questo testo è tratto dal libro Le parole della bioetica a cura di Maria Teresa Busca e Elena Nave (Roma: Il Pensiero Scientifico Editore, 2021). Per gentile concessione dell’editore.