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Ci aspetta un futuro bioibrido, ormai senza ombra di dubbio. Stavolta ad avventurarsi nel settore delle scienze della vita è lo US Army Research Lab (ARL) che punta nel prossimo decennio a integrare sempre più l’elettronica delle tecnologie delle forze armate con componenti biologiche. L’obiettivo è sviluppare tecnologie flessibili, adattabili, espandibili a potenzialità precluse al mondo prettamente di silicio.

Immaginate di avere a disposizione cellule in cui vengono inseriti elementi artificiali di elettronica. Potrebbero essere usate per biofabbricare materiali innovativi (nanostampa 3D), oppure come sensori per rivelare la presenza di inquinanti, o ancora per interagire con il corpo umano, promuovendo alcune sue capacità o curandolo con maggiore precisione e ridotti effetti collaterali. Queste solo alcune delle possibilità aperte da applicazioni bioibride.

I modelli biologici tradizionali non bastano più

Tra i principali promotori del settore troviamo Bryn Adams, biotecnologa dell’ARL del Maryland. Autrice dell’articolo The Next Generation of Synthetic Biological Chassis, pubblicato su ACS Synthetic Biology, sottolinea come le frontiere della biologia sintetica stiano progressivamente superando le capacità offerte dai tradizionali modelli di studio, uno su tutti il batterio Escherichia coli.

Per decenni questo semplice organismo è stato l’hardware prescelto per ogni sorta di studio, test e manipolazione genetica. Oggi, tuttavia, con i nuovi metodi di ingegneria genetica, stiamo realizzando sequenze genetiche estremamente complesse che necessitano di nuovi “veicoli” attraverso cui esprimersi. Non più l’Escherichia coli, ad esempio. O meglio, non come abbiamo imparato a conoscerlo, ma potenziato con la tecnologia bioibrida.

“Siamo ufficialmente sulla strada che porterà a organismi sintetici intregati come sensori o attuatori in sistemi complessi, eseguendo funzioni secondarie all’interno di specifici dispositivi.” – dichiara la Adams.

Le possibilità dei microorganismi bioibridi

I batteri bioibridi offrirebbero delle possibilità enormi. Da un lato sarebbero capaci di interagire autonomamente, come già fanno adattandosi dinamicamente ai suoi cambiamenti, con il mondo esterno. La loro natura chimica permetterebbe poi di interfacciarli con elementi elettronici. Questi ultimi diventerebbero come ulteriori ed esotici organuli, da aggiungersi a quelli già presenti in natura. Di fatti come aggiungere una protesi robotica ad un corpo umano.

I ricercatori potrebbero anche programmare i batteri, o mediante modifiche al DNA grazie a metodi di biologia sintetica o grazie al controllo degli elementi abiotici (la parte elettronica), per creare popolazioni di microorganismi coordinati come un piccolo esercito in grado di soddisfare determinate funzioni o attività. Per fare tutto questo, entra in gioco il lavoro della Adams e dei suoi collaboratori per creare la prossima generazione di organismi capaci di sopportare richieste più estreme e soddisfare le necessità umane.

Una biologia sempre più simile all’informatica

Bisognerà selezionare i ceppi naturali più resistenti e allo stesso tempo espandere ancora più le nostre capacità di alterare il DNA, creandolo anche da zero, esattamente come fosse un linguaggio di programmazione. Un parallelo simile già esiste, si chiama Cello ed è uno dei primi linguaggi di programmazione che viene convertito in sequenza genetica poi trasferita in ospiti biologici. L’editing della vita dovrà essere spinto ai limiti del possibile.

Per farlo l’ARL sta collaborando con numerosi specialisti e istituzioni quali il MIT, dove il Prof. Chris Voigt ha sviluppato un nuovo metodo di trasferimento di DNA, facilitando la riprogrammazione delle cellule. Oltre a questo, sono in fase di sviluppo anche tecniche per registrare costantemente lo stato di vitalità dei microorganismi. Quando portate in condizioni estreme, infatti, sarà fondamentale poter capire se le cellule continuano a funzionare e a reagire al mondo circostante come atteso.

Tra le prime applicazioni, l’ARL vede nei microorganismi bioibridi utili strumenti per potenziare i soldati in guerra. Potrebbero servire a ridurre infezioni, aumentare la resistenza, curare le ferite. Scenari da fantascienza, se non fosse che una sempre più ingente quantità di investimenti viene orientata per costruire esattamente questo futuro. Quest’ultimo non si fermerebbe solo al militare, ma probabilmente avrebbe presto rapide ripercussioni in medicina e sul mercato di massa.

Valentino Megale

 

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