Un gruppo di biologi ha sperimentato una nuova tecnologia che consente di progettare e costruire circuiti genetici complessi per l’ingegneria cellulare. Una delle frontiere più entusiasmanti della medicina è l’uso delle cellule viventi ingegnerizzate come terapie. Utilizzando questo approccio per trattare il cancro, ad esempio, molti pazienti sono stati curati da malattie precedentemente non curabili. Questi progressi utilizzano gli approcci della biologia sintetica, un campo in crescita che unisce strumenti e concetti della biologia e dell’ingegneria.
La nuova tecnologia per progettare cellule umane
La nuova tecnologia Northwestern utilizza la modellazione computazionale per identificare in modo più efficiente progetti genetici utili prima di costruirli in laboratorio. Di fronte a una miriade di possibilità, la modellazione indirizza i ricercatori verso progetti che offrono opportunità reali. “Per ingegnerizzare una cellula, prima codifichiamo una funzione biologica desiderata in un pezzo di DNA, e quel programma DNA viene quindi consegnato a una cellula umana per guidare la sua esecuzione della funzione desiderata, come l’attivazione di un gene solo in risposta a determinati segnali nell’ambiente della cella”, ha detto Leonard, autore principale dello studio.
Ad oggi, è difficile e richiede tempo sviluppare programmi genetici quando si fa affidamento su tentativi ed errori. È anche difficile implementare funzioni biologiche oltre a quelle relativamente semplici. Il team di ricerca ha utilizzato un “kit di strumenti” di parti genetiche inventate nel laboratorio di Leonard e ha accoppiato queste parti con strumenti computazionali per simulare molti potenziali programmi genetici prima di condurre esperimenti. Hanno scoperto che un’ampia varietà di programmi genetici, ognuno dei quali svolge una funzione utile e desiderata in una cellula umana, può essere costruito in modo tale che ogni programma funzioni come previsto. Non solo, ma i progetti hanno funzionato la prima volta.
“Nella mia esperienza, niente funziona così nella scienza; niente funziona la prima volta. Di solito passiamo molto tempo a eseguire il debug e perfezionare qualsiasi nuovo progetto genetico prima che funzioni come desiderato”, ha detto Leonard. “Se ogni progetto funziona come previsto, non siamo più limitati a costruire per tentativi ed errori. Invece, possiamo dedicare il nostro tempo a valutare idee che potrebbero essere utili per affinare le idee davvero grandi.”