Il teletrasporto biologico potrebbe seminare la vita attraverso la galassia

Il primo teletrasporto biologico si trova in un laboratorio al piano inferiore dell'edificio di San Diego che ospita la Synthetic Genomics Inc. (SGI), con l'aspetto di un carrello di grandi dimensioni.

Il dispositivo è in realtà un conglomerato di piccole macchine e robot da laboratorio, collegati tra loro per formare una grande macchina. Ma questo può fare qualcosa di senza precedenti: può usare il codice digitale trasmesso per stampare virus.

In una serie di esperimenti culminati lo scorso anno, gli scienziati della SGI hanno utilizzato le istruzioni genetiche inviate al dispositivo da altre parti dell'edificio per produrre automaticamente il DNA del comune virus dell'influenza. Hanno anche prodotto un batteriofago funzionale, un virus che infetta le cellule batteriche.

Sebbene quella non fosse la prima volta che qualcuno creava un virus da parti di DNA, era la prima volta che veniva fatto automaticamente, senza mani umane.

Il dispositivo, chiamato convertitore da digitale a biologico, è stato presentato a maggio. Sebbene siano ancora un prototipo, strumenti come questo potrebbero un giorno trasmettere informazioni biologiche dai siti di un focolaio di malattia ai produttori di vaccini o stampare medicinali personalizzati su richiesta al letto dei pazienti.

Sogniamo da circa un decennio la capacità di inviare via fax forme di vita, afferma Juan Enriquez, dirigente di Excel Ventures, società di venture capital che ha investito in SGI, che immagina una nuova rivoluzione industriale con il convertitore digitale-biologico come la sgranatrice di cotone.

Craig Venter, il biologo rinnegato che ha fondato la Genomica Sintetica nel 2005, ma non ha più un ruolo quotidiano nelle sue attività, ha detto che pensa persino che sarà possibile trasmettere forme di vita tra i pianeti.

Ne ha parlato con Elon Musk, afferma Dan Gibson, vicepresidente di SGI per la tecnologia DNA.

Virus influenzali

A differenza di Venter, noto per vanterie e grandi progetti scientifici, Gibson è sottovalutato, sebbene anche noto tra i biologi per Gibson Assembly, una reazione che unisce piccoli pezzi di DNA di laboratorio in geni molto più grandi.

BioXP 3200 di SGI , una stampante di DNA commerciale, costituisce il cuore del convertitore da digitale a biologico . Quando Gibson, seduto nel suo ufficio, invia un messaggio al convertitore, questo inizia il suo lavoro utilizzando sostanze chimiche precaricate. Potrebbe altrettanto facilmente inviare un messaggio del genere da qualsiasi luogo.

Alla fine di maggio, il team di Gibson ha rivelato come avevano utilizzato il dispositivo per creare DNA, RNA, proteine ​​e virus in modo automatizzato da sequenze di DNA trasmesse digitalmente senza l'intervento umano.

Il lavoro sul convertitore è iniziato intorno al 2013, quando SGI e Novartis, il produttore di farmaci, hanno eseguito un test per vedere se potevano utilizzare i dati dei focolai influenzali per costruire molto rapidamente i virus dei semi, dai quali vengono prodotti i vaccini.

La loro possibilità è arrivata nel marzo di quell'anno, quando le autorità cinesi hanno segnalato infezioni da influenza H7N9 e pubblicato online i dati della sequenza del DNA del bug. (La H e la N nei tipi influenzali si riferiscono all'emoagglutinina e alla neuraminidasi, proteine ​​sul guscio esterno dei virus riconoscibili dal sistema immunitario umano.) Era domenica di Pasqua, ricorda Gibson, quando ricevetti un'e-mail che indicava l'uccello H7N9 l'influenza stava facendo abbastanza paura in Cina. Quindi siamo stati in grado di ottenere molto rapidamente la sequenza del DNA.

Due giorni dopo, senza accesso diretto a nessun campione, solo alle sequenze digitalizzate, SGI aveva sintetizzato i geni H e N sulla stampante del DNA di Gibson. Quei filamenti di DNA sono stati spediti a Novartis, che li ha utilizzati per generare stock di virus contenenti le nuove informazioni genetiche, del tipo utilizzato nella produzione di vaccini. Gibson afferma che è stato allora che l'idea del convertitore da digitale a biologico è diventata realtà. Ho detto 'Non possiamo integrare tutto in una scatola? ricorda.

Gibson spera di trasformare il dispositivo in un'attività redditizia. Immagina, dice, che i Centers for Disease Control and Prevention di Atlanta svelino le istruzioni genetiche per un anticorpo contro una malattia come l'Ebola che minaccia di creare un'epidemia. Quel codice potrebbe essere trasmesso in streaming digitale ai convertitori di tutti gli ospedali del mondo per iniziare a creare l'antidoto. È qualcosa che credo accadrà, non in un futuro lontano.

Problemi di errore

Anche se la capacità di programmare la vita e farla apparire in luoghi diversi è sorprendente, l'utilità del teletrasporto biologico resta discutibile. La creazione di una piccola quantità di stock di virus dei semi è importante, ma è solo un passo nella produzione di un vaccino sufficiente per un intero paese. I virus indeboliti che entrano nei vaccini antinfluenzali di solito devono essere coltivati ​​a migliaia di miliardi nelle uova di gallina, un processo attentamente pianificato che richiede sei mesi.

E i filamenti di DNA prodotti dal convertitore di SGI soffrono ancora di errori o mutazioni casuali. Questo tasso di mutazione sarebbe inaccettabilmente alto se si sta cercando di produrre... vaccini o prodotti farmaceutici, ha detto in una e-mail il virologo dell'Università dell'Alberta David Evans. La FDA avrebbe una mucca.

Anche così, Evans afferma che, sebbene non ci siano molte novità in nessun passaggio particolare, metterli tutti insieme per far uscire il DNA funzionale dal back-end è piuttosto impressionante ... Risolvi il problema dell'errore e avresti un dispositivo che tutti vorrebbero.

Gibson dice che sta affrontando il problema del tasso di errore e sta anche cercando di ridurre il convertitore a una dimensione gestibile. In questo momento, occupa all'incirca lo stesso spazio di un'auto Fiat 500.

Panspermia

La SGI non ha ancora stampato la vita: la maggior parte dei biologi non considera un virus vivo. Ma potrebbero arrivarci. Nel 2016, SGI ha annunciato la creazione di una cellula minima, un batterio con il genoma più piccolo in assoluto e che potrebbe fungere da una sorta di cassetta vuota per accettare nuove istruzioni genetiche. Gibson afferma che poiché la cellula minima è la forma di vita più semplice, potrebbe essere logico provare a stamparne una.

Alcuni dei sostenitori di SGI, tra cui Venter, stanno suggerendo che il lavoro finale per una stampante di vita sarebbe quello di inviare la vita avanti e indietro tra i pianeti. In uno scenario, una macchina di sequenziamento potrebbe essere inviata su Marte per ottenere il codice genetico di qualsiasi forma di vita, o quasi, trovata lì.

Quei dati potrebbero essere trasmessi a un convertitore terrestre, che ricostruirebbe la vita aliena, forse in un laboratorio di alta sicurezza. Un team SGI ha trascorso del tempo con gli scienziati della NASA nell'arida Deserto del Mojave nel 2013 testare gli aspetti della teoria. Abbiamo caricato un bus del laboratorio di ricerca con tutto il materiale di cui avevamo bisogno, isolato alcuni campioni e li abbiamo sequenziati, dice Gibson.

L'invio di dati sulla vita nello spazio potrebbe essere ancora più interessante. Secondo una teoria su come la vita è emersa sulla Terra, nota come panspermia, è stata trasportata qui su una meteora o una cometa. L'invio di convertitori biologici nello spazio potrebbe essere il modo dell'umanità di restituire il favore, dice Enriquez, seminando la vita altrove.

Io [voglio] fare qualcosa fuori dal mondo, inviare una di queste cose su Marte e stampare combustibili, o stampare parte di un'atmosfera, o sostanze nutritive, dice.

Questo invita a chiedersi quale forma di vita, o quale sequenza genetica, sarebbe la prima ad andare. Venter ha usato notoriamente (e segretamente) il proprio DNA come base per la prima sequenza del genoma umano di una singola persona, pubblicata nel 2003.

Alla domanda se Venter ora intendesse riprodurre il suo genoma su un altro pianeta, sia Gibson che Enriquez hanno detto la stessa cosa: nessun commento.

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