Nel recente articolo apparso su Science (1), Craig Venter e il suo gruppo hanno descritto la sintesi chimica del genoma di Mycoplasma mycoides, agente infettivo della pleuropolmonite essudativa dei bovini, e il suo trasferimento nella cellula di un altro batterio, il Mycoplasma capricolum (agente infettivo per la stessa malattia nelle capre), ottenendo così un nuovo microorganismo, Mycoplasma mycoides Jcvi-syn1.0.

Hanno così riprodotto un organismo vivente sintetico, in cui il citoplasma e l’apparato per la sintesi proteica sono derivati dall’organismo originale, e il DNA nucleare è stato interamente rimpiazzato da un DNA sintetizzato in vitro. Questo risultato è stato l’esito di un progetto iniziato più di 10 anni fa, del costo stimato di 40 milioni di dollari, che ha impegnato 20 ricercatori a tempo pieno. È stato ottenuto mediante l’impiego di procedure in parte note e in parte originali, in cui 1078 sequenze da circa 10,000 basi sono state assemblate in 11 composti intermedi di 100,000 basi, fino all’assemblaggio del genoma completo di circa un milione di basi. Il genoma è stato poi trasferito nel microorganismo finale. Le cellule con il genoma sintetico sono in grado di crescere in modo autonomo alla stessa velocità del microorganismo originale, formano colonie che hanno il medesimo aspetto, e sono indistinguibili dall’originale all’analisi proteomica.
Le considerazioni che Venter fa all’inizio dell’articolo sono interessanti per capire le ragioni di questa conquista scientifica: la nostra capacità di ottenere informazioni genomiche è incrementata di otto ordini di grandezza negli ultimi 25 anni, tuttavia la nostra capacità di comprenderle è ad oggi molto limitata. Non siamo in grado di comprendere la funzione di tutti i geni di nessun sistema vivente, inclusi gli organismi unicellulari. Se i cromosomi contengono tutto il repertorio genetico di una cellula batterica, è possibile riprodurre un sistema genetico completo mediante sintesi chimica, partendo solo dalla sequenza di DNA contenuta nel computer?

La ricerca di Venter nasce da questa scommessa, e arriva ad un risultato positivo. Nella discussione si afferma che questo risultato è la prova del principio secondo il quale si possono produrre cellule partendo da sequenze genomiche digitali, e  questo approccio dovrebbe essere applicabile anche alla sintesi di genomi più complessi. Si approda cioè alla “cellula sintetica”, in una visione che vede nel futuro la sintesi di organismi più complessi in un’ottica di “biologia sintetica”, la produzione di cellule con caratteristiche inesistenti in natura e finalizzate a impieghi biotecnologici.
Sarà dunque possibile vedere in futuro organismi pluricellulari complessi con caratteristiche disegnate in vitro? Questo non è affatto scontato, perché l’animale e l’uomo sono molto più complessi del micoplasma, e come lo stesso Venter ammette, tuttora non comprendiamo la funzione di molti dei nostri geni. Questo studio può forse avere prospettive terapeutiche per le malattie genetiche? Com’è noto, in tutto il mondo nascono ogni anno otto milioni di bambini con un gravi patologie di origine totalmente o parzialmente genetica.  Molti di questi difetti sono monogenici, dovuti cioè al malfunzionamento di un singolo gene. Esistono già sperimentazioni cliniche di terapia genica, e in futuro di ricombinazione omologa, che sostituiscono il gene malato con un gene sano in alcune malattie genetiche quali le immunodeficienze primarie (deficit di ADA, malattia granulomatosa cronica, deficit di adesione leucocitaria, sindrome Wiskott Aldrich) (2). Da un punto di vista puramente clinico, l’efficacia terapeutica di queste sperimentazioni è evidente nei pazienti in cui il trasferimento del gene sano all’interno del genoma delle cellule staminali ematopoietiche avviene con successo (3).

Che rapporto hanno gli studi di Venter con queste ricerche? Entrano in competizione con le sperimentazioni già in corso? Certamente si, dal punto di vista “culturale” - del modo cioè di pensare la ricerca e quindi di affrontare il codice genetico - e dal punto di vista prettamento economico, cioè dei  finanziamenti.
La medicina è nata per migliorare le condizioni di salute, in un susseguirsi di tappe e passaggi ineludibili, così come ci insegna la storia della medicina. In questo scenario corrisponde meglio alla categoria della possibilità provvedere a sostituire a fini terapeutici un gene alla volta piuttosto che progettare la creazione di un genoma ex novo.  Come ci insegna la vicenda di Icaro, a tutti nota.
Editoriale a cura di M. Bregni, G. Pompilio, C. Isimbaldi
                                                                                                                      La Redazione

1. Gibson DJ,  Glass JI,  Lartigue C, et al. Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome. www.sciencexpress.org / 20 May 2010 / Page 1
2. Aiuti A, Roncarolo MG. Ten years of gene therapy for primary immune deficiencies. Hematology Am Soc Hematol Educ Program. 2009:682-9
3. Aiuti A, Cattaneo F, Galimberti S, Benninghoff U, Cassani B, Callegaro L, Scaramuzza S, Andolfi G, Mirolo M, Brigida I, Tabucchi A, Carlucci F, Eibl M, Aker M, Slavin S, Al-Mousa H, Al Ghonaium A, Ferster A, Duppenthaler A, Notarangelo L, Wintergerst U, Buckley RH, Bregni M, Marktel S, Valsecchi MG, Rossi P, Ciceri F, Miniero R, Bordignon C, Roncarolo MG. Gene therapy for immunodeficiency due to adenosine deaminase deficiency. N Engl J Med. 2009;360(5):447-58.

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