Manto Vincenzo - Cellule Sintetiche

Il futuro prossimo della vita sintetica

La biologia sintetica vede attivi biologi e ingegneri nel progettare e realizzare nuovi componenti biomolecolari per riadattare a nuove funzioni biologiche reti e vie metaboliche e usare questi nuovi sistemi per riprogrammare organismi viventi.Nei prossimi anni questi organismi ingegnerizzati cambieranno il nostro modo di vivere, fornendo nuovi farmaci a prezzi ridotti e terapie efficaci contro i tumori, carburanti ecologici e biosensori per proteggere l’ambiente.

Da:Il futuro prossimo della vita sintetica, Le Scienze, 3 maggio 2013

Cos'è la biologia sintetica

La biologia sintetica è una disciplina nascente che tende ad unire tecnologie avanzate e biochimica classica. E' concentrata difatti nello sviluppo di nuove vite sintetiche utili in campi emergenti della medicina, bioinformatica ed altre discipline chimico-scientifiche.
Si basa su una serie di attività quali:

design e progettazione di nuove strutture, parti e sistemi biologici;
ricostruzione di parti biologicamente naturali già esistenti.

Oggi giorno, il principale ente che si occupa di synthetic biology è appunto la Synthetic Biology community, ospitata in alcune facoltà di Harvard e del MIT. La presenza di questa comunità anche nell'istituto di tecnologia del Michigan (MIT), dimostra come anche la tecnologia informatica sia trave portante di questa disciplina emergente.

Cos'è la vita sintetica

Per vita sintetica si definisce una forma di vita generata da un processo di manifattura o sintesi.
Il primo caso di costruzione di vita sintetica risale al 31 maggio 2007, quando fu depositato presso il US patent Office il brevetto intitolato "Minimal bacterial genome".Questo brevetto si riferisce ad un organismo di 382 geni, ottenuto costruendo un cromosoma sintetico, usando sostanze chimiche presenti in laboratorio. Questo microorganismo è stato ribattezzato Syntia. Successivamente, a maggio 2010, è stato annunciata la creazione del primo microrganismo con un DNA completamente sintetizzato dall'uomo capace di riprodursi chiamato Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0.

Cos'è il genoma

Classico insieme di
cromosomi
Per genoma si intende la totalità del materiale genetico di un organismo.
In specifico il genoma comprende la parte di materiale codificante (geni) ovvero che è portetrice della vera e propria genetica, sia la parte non codificante ovvero che non trasmette parti di corredo genetico fra unità.Il termine fu coniato nel 1920 ed ora è alla base delle nuove ricerche scientifiche nel campo della scienza genomica

Il Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0

Il Mycoplasma mycoides

Il Mycoplasma mycoides La scienza genomica ha notevolmente migliorato la nostra comprensione del mondo biologico. Si sta consentendo ai ricercatori di "leggere" il codice genetico di organismi di tutti i settori della vita sequenziando le quattro lettere che compongono il DNA (A,T,C,G).
Nel campo della chimica, una volta che la struttura di un nuovo composto chimico è determinata dai chimici, il successivo passo critico è tentare di sintetizzare la chimica. Ciò dimostrare che la struttura sintetica aveva la stessa funzione del materiale di partenza. Fino ad ora, questo non è stato possibile nel campo della genomica.
In una pubblicazione su Science, si sono presentati per la prima volta nel 2003 i passi per sintetizzare la "1.080.000 coppia Mycoplasma mycoides genoma". Il M. mycoides genoma è la più grande struttura chimica definita mai sintetizzata in laboratorio. Questa nuova procedura di sintetizzazione è stata apportata dal J. Craig Venter Institute. Il team ha sintetizzato il 1.080.000 coppie di basi cromosomi di una versione modificata del Mycoplasma mycoides genoma formando un nuovo batterio. La cellula sintetica è chiamato Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 ed è la prova di principio che i genomi possono essere progettati nel calcolatore, chimicamente realizzati in laboratorio e trapiantate in una cellula ricevente per produrre una nuova cella autoreplicante controllato solo dal genoma sintetico.

Il Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0

La costruzione di una cellula

Costruzione del batterio Le fasi per la costruzione di una cellula (in questo caso di un procariote) avviene mediante l'aggiunta di un particolare lievito vettoriale, una sostanza di laboratorio che produce delle modifiche interne al microorganismo stesso.

Prelevare un batterio
Aggiungere il lievito vettoriale (yeast vectorial) nel genoma
Isolare il genoma col lievito
Creazione di un genoma batterico all'interno di un'ulteriore capsula batterica
Isolare il nuovo genoma
Se necessario, applicare la metilazione (aggiunta di un gruppo metilico ai vari substrati di un'unità)
Inserimento in una cellula ospitante

A questo punto si è ottenuto un genoma creato sinteticamente pronto per essere clonato in un ciclo continuo.

Dr. Gibson ha dichiarato: "Molti ostacoli dovevano essere superati, ma ora siamo in grado di combinare tutti questi passaggi per la produzione di cellule sintetiche laboratorio ". Ha aggiunto, "Ora possiamo iniziare a lavorare sul nostro obiettivo finale di sintetizzare una cellula minimale contenente solo i geni necessari per sostenere la vita nella sua forma più semplice. Questo ci aiuterà a capire meglio come le cellule funzionano."

Considerazioni etiche

Bioterrorismo Dall'inizio della ricerca per capire e costruire un genoma sintetico, il dottor Venter e il suo team si sono occupati con le questioni sociali che circondano l'opera. Durante le fasi di laboratorio, il lavoro ha subito significative esame etico da una giuria di esperti dall'Università della Pennsylvania (un esame obbligatorio per ogni scoperta scientifica). La giuria ha concluso in una decisione unanime che non ci sono forti ragioni etiche per cui il lavoro non deve continuare.
Il team JCVI continuano a lavorare con i bioeticisti, i gruppi politici al di fuori, i membri legislativi e del personale, e il pubblico per incoraggiare la discussione e la comprensione delle implicazioni sociali del loro lavoro e della genomica sintetica in generale. Alcuni istituti (MIT, JCVI) hanno apportato altri studi per comprendere i rischi ei benefici di questa tecnologia emergente, nonché eventuali misure di salvaguardia per prevenire abusi, compreso il bioterrorismo.
Si parla di due definizioni etiche:

physical harms
Considerazioni etiche sulle conseguenze legate alla salute della cittadinanza derivate da codesto studio
non-physical harms
Considerazione sulle minacce a determinate concezioni di giustizia, equità e progresso. Rientrano in quest’ambito la discussione relativa all’appropriatezza di concedere brevetti sugli organismi viventi; il problema della distribuzione dei rischi e dei benefici; il dibattito su quale sia il modo più appropriato in cui l’essere umano debba relazionarsi al proprio corpo e al mondo naturale.

physical harms

non-physical harms