Alle prese con la biologia sintetica

In questo momento mi trovo all’ottavo piano di un edificio nel cuore di Basilea, città di 170.000 abitanti all’estremo Nord della Svizzera. Sono all’ETH, e più precisamente al dipartimento di scienza e ingegneria dei biosistemi D-BSSE. Sono qui per chiudere il mio progetto di dottorato, che si avvicina ormai alla sua conclusione. Il motivo per cui sono venuto qui è che qui si fa synthetic biology, l’ultima frontiera nel campo delle scienze della vita. Il gruppo in cui lavoro è sostanzialmente diviso in due parti: da un lato ci sono i teorici, che progettano circuiti biologici di interesse, dall’altro ci sono gli sperimentali, che provano a implementare nelle cellule questi circuiti.

Prima che qualcuno si allarmi, non sono qui per creare nuove forme di vita o per “giocare a fare Dio”. Più semplicemente, utilizzerò dei software che mi permetteranno di modellizzare (e simulare) alcuni circuiti biologici di cui mi sono occupato nei miei studi di genomica vegetale. Per ora sto leggendo un po’ di letteratura, ma già questo è sufficiente per appassionarmi. Mi capita spesso di scrivere su questo blog a proposito della complessità che caratterizza i sistemi viventi, con le loro intricatissime reti di regolazione genica. Ebbene, uno dei messaggi che arriva dalla biologia sintetica è che forse questa complessità può essere ridotta e semplificata, smontando network di grandi dimensioni e di difficile comprensione in tanti piccoli motivi ricorrenti, più gestibili e studiabili.

Le nostre cellule hanno una cassetta degli attrezzi formidabile per rispondere a tutti gli input che giungono dall’esterno, avendo evoluto dei meccanismi efficaci per combinare insieme varie funzioni in modo da ottenere l’output desiderato. Supponete che ci si trovi in una situazione d’emergenza, in cui la cellula deve sintetizzare una certa proteina il più rapidamente possibile. Come fare? Oppure immaginiamo di dover accompagnare lo sviluppo di un organismo pluricellulare. Quale strategia posso adottare per guidare tutti gli step di differenziazione cellulare necessari? In questi casi diventa fondamentale attivare le proteine che servono nell’ordine corretto, e a tempi prestabiliti. Tutte queste cose gli esseri viventi hanno imparato a farle escogitando dei trucchetti molto efficaci, che i biologi “sintetici” stanno scoprendo. Magari per utilizzarli in qualche interessante applicazione pratica, come il mitico E.chromi.