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Il DNA artificiale della startup potrebbe rivoluzionare il design dei farmaci
Quattro lettere di DNA scrivono il codice universale condiviso da tutta la vita. O almeno lo facevano. Synthorx, una startup biotecnologica con sede a La Jolla, in California, sta progettando microbi con un alfabeto genetico ampliato contenente sei lettere, aggiungendo la X e la Y sintetiche alle A, T, G e C naturali. Questi batteri non hanno controparti in natura e Synthorx li sta utilizzando per progettare nuove proteine che sono promettenti come base per futuri antidolorifici, antibiotici e composti antitumorali.
L'azienda si basa sul lavoro di uno dei suoi fondatori, il chimico Floyd Romesberg dello Scripps Research Institute di San Diego. Per oltre 15 anni, Romesberg ha armeggiato perfezionando un paio di lettere di DNA artificiale che avrebbero funzionato in modo congruente con il macchinario genetico della vita, ma non così simili da confondersi con le lettere esistenti. Nel 2012, il laboratorio di Romesberg ha pubblicato la creazione di X e Y e nel 2014 ha dimostrato che le cellule batteriche potrebbero replicare e propagare geni contenenti X e Y nelle generazioni future.
Aggiungendo le lettere del DNA X e Y, le cellule possono produrre proteine con un massimo di 172 aminoacidi diversi, rispetto al set di 20 della natura.
La gente ha sempre pensato che ci fosse una certa complessità, o che sarebbe stato molto difficile imitare la vita, dice Romesberg. Suggerisce davvero che le molecole della vita non siano privilegiate in alcun modo speciale.
Due anni fa, nessuno aveva usato X e Y per fare qualcosa di utile. Ma l'obiettivo di Romesberg era quello di creare farmaci troppo complessi per essere prodotti utilizzando la chimica convenzionale. Non posso farlo nel mio laboratorio, ha detto Romesberg. Quindi avviare un'azienda focalizzata esclusivamente su questo è un modo per farlo. È arrivato Synthorx.
La creazione di X e Y è di per sé una pietra miliare scientifica, ma il vero progresso di Synthorx risiede nell'utilizzo di queste lettere per creare nuove proteine. La semplice aggiunta delle lettere del DNA X e Y consente ipoteticamente alle cellule di produrre proteine con un massimo di 172 aminoacidi diversi, rispetto al set di 20 della natura.
Molti di questi amminoacidi sono piuttosto ridondanti, dice Romesberg. E per un chimico medicinale che trascorre la sua carriera producendo farmaci, questo deve sembrare estremamente limitante. Usando gli aminoacidi sintetici, gli scienziati potrebbero far legare una proteina esistente al suo bersaglio in modo più forte, risultando in un farmaco più efficace. Un'altra idea è progettare una proteina per legarsi a un obiettivo specifico evitando obiettivi molto simili nella speranza di eliminare pericolosi effetti collaterali. Uno di questi progetti a Synthorx mira a trasformare un veleno di ragno in un antidolorifico non oppioide e che non crea dipendenza.
Sono all'ordine del giorno anche nuovi antibiotici e farmaci per i disordini metabolici. L'insulina sarebbe un ottimo obiettivo, afferma Court Turner, CEO di Synthorx. È già prodotto in E. coli, ma deve essere iniettato quotidianamente. Incorporare i giusti aminoacidi sintetici nelle molecole di insulina potrebbe creare una versione a lunga durata in modo che i diabetici debbano iniettarlo solo ogni pochi giorni o una volta alla settimana.
Sembra che non ci siano dubbi tra gli scienziati sul fatto che se questa tecnologia funziona, sarà rivoluzionaria. Ma fino ad ora, non c'è stato alcun impulso a sognare selvaggiamente le applicazioni di un alfabeto genetico ampliato e la capacità di produrre proteine con una vasta gamma di aminoacidi innaturali. Marc Lajoie, un biologo sintetico dell'Università di Washington, afferma: È davvero solo un problema di immaginazione e, ad essere onesti, anche pensare di usare un aminoacido innaturale è un po' folle per alcune persone.