Giocare a fare Dio? I ricercatori britannici vogliono creare artificialmente il DNA umano

Il nostro materiale genetico è ciò che ereditiamo direttamente dai nostri genitori. Viene trasmesso attraverso la fecondazione, tramite ovulo e spermatozoo. E ogni cellula del neonato contiene una combinazione di informazioni genetiche provenienti da entrambi i genitori. Questo determina il nostro aspetto, il funzionamento del nostro corpo, le malattie a cui siamo predisposti e molto altro.

Ora i ricercatori vogliono creare artificialmente DNA umano per la prima volta. "Un team di scienziati britannici sta sviluppando una tecnologia per creare il primo cromosoma umano sintetico", afferma il sito web del Wellcome Trust , un'importante fondazione benefica dedicata alla promozione della scienza e al miglioramento della salute umana in tutto il mondo. Ha appena donato l'equivalente di circa 11,7 milioni di euro al Synthetic Human Genome Project (SynHG) britannico per promuovere la sua ricerca.

Il progetto su larga scala è inizialmente previsto per cinque anni. Il suo obiettivo è creare sinteticamente un cromosoma umano completo in laboratorio per la prima volta, seguendo numerose fasi intermedie. Sono coinvolti ricercatori delle università di Cambridge, Kent, Manchester, Oxford e Imperial College di Londra. Il progetto è guidato dal biologo molecolare Jason Chin , professore a Cambridge, che dirige un "istituto leader mondiale per la biologia tecnica" attualmente in fase di costituzione, che riunirà oltre 300 ricercatori di spicco provenienti da tutto il mondo. La struttura si chiama Generative Biology Institute (GBI).

Nuove terapie, piante resistenti al clima e nuovi materiali

"La biologia svolge naturalmente una varietà impressionante di funzioni. Usata correttamente, è la chiave per risolvere alcune delle nostre più grandi sfide. Tuttavia, non siamo ancora in grado di progettare la biologia in modo affidabile", afferma l'istituto nella sua autodescrizione. Per raggiungere questo obiettivo, deve affrontare una sfida importante. "Dobbiamo essere in grado di scrivere nel linguaggio naturale della biologia e capire quali sequenze di DNA generano sistemi biologici con le funzioni desiderate".

I ricercatori stanno immaginando con entusiasmo il loro obiettivo di liberare il potenziale della biologia "per sempre". Questo include, ad esempio, "lo sviluppo di nuove molecole e cellule terapeutiche per il trattamento delle malattie". Inoltre, mirano a creare "colture resilienti al clima" che fissino l'azoto e siano allo stesso tempo meno suscettibili a malattie e parassiti. Ciò dovrebbe promuovere la sicurezza alimentare globale e rendere l'agricoltura più sostenibile.

"Nel campo del cambiamento climatico e dell'energia pulita, sarà possibile manipolare i processi biologici per catturare i gas serra e produrre combustibili", prosegue la dichiarazione. Potrebbero anche essere sviluppati tipi di materiali completamente nuovi. "Creando gli strumenti e i metodi necessari per sintetizzare un genoma umano, risponderemo a domande sulla nostra salute e sulle nostre malattie che oggi non possiamo nemmeno prevedere, trasformando la nostra comprensione della vita e del benessere", ha affermato Michael Dunn, Direttore della Ricerca Discovery presso il Wellcome Trust.

La produzione sintetica del DNA umano solleva interrogativi etici

Sebbene molti ricercatori condividano questa visione, altri invitano alla cautela. Generando direttamente materiale genetico in laboratorio, gli esseri umani si stanno mettendo nella posizione di "giocare a fare Dio", interferendo con gli elementi fondamentali della vita.

È già possibile modificare sezioni di DNA utilizzando nuove tecnologie di biologia molecolare, come le "forbici genetiche" CRISPR-CAS. Tuttavia, la creazione sintetica di un genoma umano non è solo estremamente impegnativa. Solleva anche "questioni etiche complesse e comporta rischi che devono essere considerati e soppesati rispetto ai benefici", afferma l'oncologa Eva Winkler , responsabile della Sezione di Etica Medica Traslazionale dell'Università di Heidelberg e vicepresidente del Consiglio Etico Tedesco.

Qual è esattamente la sfida? Ogni cellula di un organismo contiene l'insieme completo delle informazioni genetiche, ovvero l'intero genoma. Negli esseri umani, è composto da un massimo di 25.000 geni. Questi costituiscono, per così dire, i progetti per la produzione di varie proteine, gli strumenti e i mattoni del corpo. I geni stessi sono immagazzinati nel nucleo cellulare sotto forma di acido desossiribonucleico (DNA). Il DNA è costituito da una lunga fila di quattro diversi mattoni con le basi azotate adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C). Questi sono disposti a coppie in ordine diverso sulla doppia elica del DNA, la cui struttura ricorda una scala di corda a spirale.

Queste singole scale di corda sono racchiuse in diversi pacchetti, i cromosomi . Lì, sono avvolte attorno a proteine ​​specifiche. Gli esseri umani hanno 46 cromosomi, disposti in 23 coppie. Una di queste coppie, ad esempio, determina il sesso: due cromosomi X nelle femmine e un cromosoma X e uno Y nei maschi. Questi prendono il nome dalla forma dei cromosomi.

Ostacoli tecnici per sintesi genetiche più complesse

Due anni fa, i ricercatori britannici hanno pubblicato metodi che hanno permesso loro di produrre genomi completi del batterio Escherichia coli con proprietà innovative, come riportato dallo Science Media Center (SMC) in una presentazione sull'argomento. "La produzione di DNA artificiale non è una novità assoluta: è possibile nei batteri già da tempo", afferma Malte Spielmann, direttore dell'Istituto di genetica umana dell'Ospedale universitario dello Schleswig-Holstein. Per la prima volta, i ricercatori stanno ora tentando di produrre sinteticamente grandi porzioni di DNA umano.

"Finora era possibile sintetizzare solo brevi sezioni di poche centinaia di coppie di basi. Nuovi metodi consentono ora la produzione di sezioni con centinaia di migliaia di coppie di basi", afferma Spielmann. Si riferisce alle basi A, T, G e C disposte sulla doppia elica del DNA – i mattoni genetici. Per la prima volta, sarà possibile produrre sinteticamente porzioni più grandi di cromosomi, forse persino interi cromosomi artificiali. Tuttavia, il processo è tecnicamente estremamente impegnativo e di solito avviene in una coltura cellulare, spesso utilizzando cellule di lievito.

Inoltre, all'interno delle cellule si verificano processi complessi che sono difficili da replicare in laboratorio. Secondo l'SMC, "le cellule umane con genomi significativamente più grandi, abbondanti segmenti di salto nel genoma e strutture uniche come telomeri e centromeri con sequenze di DNA altamente ripetitive sui cromosomi" hanno finora presentato ostacoli tecnici insormontabili per la sintesi di genomi più complessi.

Numerosi rischi di abuso delle nuove tecnologie

Allo stesso tempo, si teme per le conseguenze della ricerca. "Ovvie preoccupazioni – simili al dibattito sulla clonazione – riguardano gli esseri umani progettati, gli esseri umani sintetici e gli organi come 'magazzini di pezzi di ricambio', la commercializzazione o il brevetto del genoma e le possibili applicazioni militari", riassume l'esperta di etica medica Eva Winkler.

Nils Hoppe, Professore di Etica e Diritto nelle Scienze della Vita presso l'Università di Hannover, sottolinea anche i "numerosi rischi di abuso" delle nuove tecnologie in fase di sviluppo. "Questo potrebbe portare alla creazione di nuovi agenti per la guerra biologica o al tentativo di produrre determinate caratteristiche fisiche 'su ordinazione'. Ciò sarebbe in contrasto con i principi sociali fondamentali".

Tuttavia, la percezione dei limiti etici – ciò che "si può e non si può fare" – spesso differisce nei laboratori rispetto al grande pubblico. Ciò è dimostrato anche dal dibattito sulla cosiddetta ricerca "gain-of-function" sui patogeni, in relazione alla questione se il coronavirus SARS-CoV-2 abbia avuto origine in un laboratorio cinese. Un altro esempio: nel 2019, alcuni ricercatori cinesi sono stati condannati a pene detentive per aver utilizzato il metodo "CRISPR-CAS" per modificare il genoma durante l'inseminazione artificiale. Il metodo è stato utilizzato per la prima volta su embrioni umani, che alla fine sono nati.

Un essere umano artificiale non dovrebbe essere creato

L'aspetto tabù di questo approccio era che i ricercatori interferivano con la linea germinale (ovuli, spermatozoi). Ciò significa che le gemelle geneticamente modificate Lulu e Nana, che sono nate, trasmetteranno i cambiamenti alla loro prole. Sebbene i ricercatori avessero "buone intenzioni" (volevano proteggere le bambine dall'infezione del padre sieropositivo), tali interventi genetici possono avere conseguenze impreviste. I critici hanno affermato che la tecnologia era ancora troppo incerta per essere utilizzata in modo irreversibile.

Si chiede una regolamentazione globale di questo tipo di ricerca. Le dichiarazioni d'intenti per il rispetto dei limiti etici non bastano, soprattutto perché la potenziale creazione di DNA artificiale apre prospettive davvero fantastiche. "Da un punto di vista scientifico, questo è un progetto estremamente entusiasmante e attuale", afferma Malte Spielmann, specialista in genetica umana. Sottolinea che si tratta di ricerca di base. "L'obiettivo dichiarato non è creare un essere umano artificiale".

Spielmann trova entusiasmante che questo progetto apra nuove possibilità per "analizzare e comprendere il funzionamento delle nostre informazioni genetiche". Si tratta di un "progetto ben concepito, sia nei contenuti che nell'etica", che permetterà scoperte scientifiche rivoluzionarie e allo stesso tempo sarà "sostenuto in modo socialmente responsabile". Ad esempio, l'Università del Kent sta portando avanti uno speciale programma di scienze sociali nell'ambito del progetto. "In questa combinazione, si tratta di un passo molto gradito e importante per la futura ricerca sul genoma", afferma Spielmann.

Che ne è dell’eredità biologica del nostro DNA?

Altri ricercatori sottolineano con maggiore forza la necessità di una regolamentazione. "In questo caso, sembra importante che i rischi non siano solo gestiti tecnicamente, ma anche socialmente responsabili", afferma l'esperta di etica medica Eva Winkler. "Ciò include procedure trasparenti fin dall'inizio, la partecipazione sociale, la necessità di una riflessione etica, chiari confini per le possibili applicazioni, l'apertura al dissenso normativo e, in ultima analisi, una responsabilità democraticamente legittimata ed eticamente giustificata nei confronti di nuove forme di progettazione biologica".

La creazione di un genoma umano in laboratorio – sebbene sia ancora una prospettiva lontana – solleverebbe questioni etiche fondamentali, afferma Eva Winkler. "Fino ad ora, la regola era: il tuo DNA è il tuo patrimonio biologico. Ma il DNA sintetico viene generato in laboratorio, ovvero progettato, non ereditato. Le aziende possono brevettare sequenze create sinteticamente, anche se assomigliano a quelle naturali?". I bambini creati completamente artificialmente non avrebbero genitori biologici. "Questo cambia la nostra comprensione della parentela biologica, della genitorialità e della riproduzione."

E se creassimo gemelli artificiali di noi stessi, come potenziali magazzini di pezzi di ricambio? Avrebbero gli stessi diritti degli individui creati biologicamente? Queste sono solo alcune domande di un futuro appena immaginabile, ma del tutto possibile.