iGEM, ovvero come imparai ad amare la genetica

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Pubblichiamo l'esperienza di Giorgia Cannici, architetta italiana residente a New York, che ha partecipato all'edizione 2014 di iGEM, una concorso su temi scientifici che ha come obiettivo far partecipare i cittadini alla scienza. Nonostante sia noto in tutto il mondo nessuna squadra italiana ha partecipato. Auspichiamo che questo resoconto possa ispirare la creazione di un team italiano per il 2015.

      

International Genetically Engineered Machine competition (iGEM) è un concorso internazionale in biologia sintetica e in bioingegneria. Il concorso è organizzato di solito per studenti di università e di licei in tutto il mondo quest’anno era il primo anno aperto a laboratori indipendenti da università. I gruppi sono autorganizzati da studenti che durante i mesi estivi, ovvero quando non ci sono lezioni, lavorano su un progetto interamente creato e sviluppato da loro. Ci si inscrive in primavera, quest’anno eravamo in 2300 divisi in 245 gruppi. Il progetto inizia con una collezione di “bio-bricks”che viene spedita a ogni gruppo, la stessa collezione per tutti: migliaia di pezzi di DNA che sono stati creati dagli studenti degli anni precedenti, si lavora su un progetto a propria scelta. C’è chi crea più parti, come il gruppo di Heidelberg (The ring of fire) che non solo ha consegnato oltre 60 parti ma ha anche circolarizzato per la prima volta nella storia DNMT1, oppure ci sono gruppi che cercano di risolvere problemi di produzione industriale o agricola come il gruppo di UC Davis OliView che ha creato un biosensor elettrochimico basato su un enzima per il controllo sulla qualità dell’olio, oppure di sostenibilità come il gruppo dell’Imperial College di Londra con il progetto di membrane per la filtrazione dell’acqua basate su cellulosa batterica.
Da quest’anno ci sono gruppi come il nostro di Genspace che non fanno capo a università ma a laboratori di biologia aperti a tutti anche a coloro che come me non hanno un background in biologia molecolare o ingegneria genetica.

Il nostro progetto si chiama Open Lab ed è l’insieme completo di strumenti e risorse necessarie per sviluppare con successo un fiorente community lab. Il progetto ha quattro parti:

  1. The Blueprint Open Lab, una guida creata su un sito web utile a coloro che volessero lanciare e sviluppare un Biolab e che comprende diverse parti ad esempio come iniziare laboratorio, quale e quanto spazio serve, dove comprare l’attrezzatura, la sicurezza in laboratorio, norme e migliori pratiche, come creare e sviluppare una comunità attorno al laboratorio, tra cui lo sviluppo di programmi per gli studenti , scienziati dilettanti , e il pubblico in generale, e la collaborazione con le comunità scientifiche ed educative più ampie.
  2. OpenTrons è un robot di laboratorio. Una parte importante della biologia sintetica è di utilizzare componenti standardizzati per assemblare e testare diverse parti rapidamente, i robot che di solito si trovano in laboratori universitari o centri di ricerca hanno prezzi inaccessibili per laboratori come il nostro, così parte del nostro lavoro include un progetto di reverse engeneering di un tipico robot di laboratorio. Ognuno può utilizzare il nostro progetto e modificarlo in modo da soddisfare le proprie esigenze aggiungendo o togliendo parti.
  3. Un set di IP – free di proteine ​​fluorescenti a disposizione di tutti. Abbiamo iniziato il concorso con l’idea di creare una piccola libreria di parti BioBrick che sarebbe stata aperta alla comunità DIYbio (Do It Yourself Bio). Ma le realtà di un team di adulti che hanno lavori a tempo pieno hanno reso necessario il ridimensionamento di questa ambizione, così abbiamo deciso di concentrarci su alcuni geni di proteine ​​fluorescenti. Il Registro di parti biologiche standard non sembrava contenere molte proteine ​​fluorescenti prive di limitazioni di proprietà intellettuale, così abbiamo deciso di concentrare i nostri sforzi sulla produzione di proteine fluorescenti distribuibili a coloro che avessero intenzione di aprire un community lab.
  4. Bioglyphics, uno strumento visivo di progettazione dei protocolli di laboratorio utilizzabile anche dai meno esperti. È stato progettato in modo tale da permettere a ognuno di creare un protocollo di laboratorio utilizzando un semplice drag and drop. Per questo progetto prevediamo anche la costruzione di una comunità online che permetterà a tutti coloro siano interessati, esperti e non di condividere e commentare ogni protocollo - una sorta di GitHub / Thingiverse per laboratori di biologia.

Mi sono gettata in questo nuovo mondo grazie a diverse cose che sono concise una con l’altra, inizialmente grazie a Che cos’è la vita di Erwin Shrodinger e un documentario della BBC, Playing God. E' lì che ho sentito per la prima volta parlare di community lab e di iGem, all’epoca mi ero appena trasferita da Amsterdam a New York e mi sono detta scommetto che c’è un posto come questo proprio qui, l’ho trovato dopo due minuti su Google e in circa due settimane mi sono ritrovata a Genspace con la mia pipetta e il tubetto in mano e un enorme sorriso. Poi ho incominciato a vedere le relazioni con quello che faccio come architetto e designer, la ovvia ormai connessione tra il processo creativo mio e di ogni artista o architetto con quello naturale fisico chimico o biologico, fatto di materia e di strutture governate dai principi della fisica, della termodinamica. Le innumerevoli opportunità che la nanotecnologia e la biotecnologia portano nel campo del design attraverso la scienza dei materiali.

Progettare e creare la materia mi è di primo acchito sembrato qualche cosa di assurdo, da alchimista, utopico. Ricordo che la pima volta che ho sentito parlare di fragole con parte di DNA presi da pesci d’acqua fredda mi sono inorridita. Ma in realtà pochi riflettono sul fatto che quasi niente di quello che mangiamo oggi giorno non è mai cresciuto selvaticamente, è tutto frutto di una selezione fatta nell’arco di centinaia di anni dall’uomo, dall’italianissimo broccolo, il famoso e consacrato “super food” qui negli Stati Uniti per le sue proprietà nutrizionali alla olandesissima carota arancione selezionata come omaggio alla famiglia reale, la casa d’Orange, a tal punto che ormai le carote viola o rosse sono introvabili.

Ma al di là della selezione per produrre prodotti esteticamente più interessanti o più nutrienti c’è il problema più grosso di dover sfamare otto miliardi di persone nel 2025 (circa 2 miliardi in più rispetto al 2008) e per farlo non c’è altro modo che quello di usare la genetica; o selezioniamo artificialmente la natura o lei ci selezionerà in modo del tutto naturale, OGM free.

La biologia molecolare e la genetica hanno fatto incredibili passi avanti negli ultimi decenni. In questo secolo saremo capaci di ottenere la sequenza di ogni organismo sulla terra. Siamo arrivati al punto dove la natura può essere dissembrata in pezzi differenti e ricostruita, la vita in qualche modo può essere programmata, creata da zero come Synthia di Craig Venter, un battere creato da un software invece che da un altro battere. Questo ci dà un enorme potere, vuol dire che ipoteticamente possiamo semplicemente aggiungere un “biobrick” in un organismo al fine di mediare ad un problema, per esempio il laboratorio di Ricerca ad MIT di Ron Weiss sta lavorando su una nuova tecnologia che potrebbe efficacemente uccidere i tumori, lasciando i tessuti sani illesi. Questa tecnologia si basa su un circuito, un sistema che prende una decisione in base a più fattori. In questo caso, il circuito è fatto di geni che rilevano molecole specifiche per un tipo di cellula di cancro cervicale. Se le molecole tumorali sono presenti, i geni avviano la produzione di una proteina che stimola apoptosi, o morte cellulare programmata e in caso contrario non accade nulla. La cosa incredibile è che questi biobricks sono ordinabili online da qualsiasi persona e che tutto ciò che richiedeva milioni di euro, gruppi di esperti biologi e anni di duro lavoro in laboratorio ora è ricreabile da me, un architetto, (sotto la guida si di una persona veramente esperta come Ellen Jorgensen, qui una sua TED conference, o Julie Wolf a Genspace) in un paio di mesi in un laboratorio con qualche centinaia di euro, e tutto questo è perché in realtà la maggior parte del lavoro è quello di avere un registro con la sequenza genetica di molti ormai quasi tutti gli organismi viventi. Il passo con cui la biotecnologia si sta innovando va oltre a quello previsto da Moore per l’innovazione nel campo informatico, per fare un esempio il lavoro sulle proteine fluorescenti che ha dato il premio Nobel nel 2008 a Osamu Shimomura, Martin Chalfie and Roger Y. Tsien è da me ricostruibile in qualche settimana.

Ma ovviamente questo ci riporta a un problema di etica e il pericolo che la biologia sintetica venga utilizzata a scopi assai meno altruistici che quelli di produrre membrane per filtrare acqua o geni per uccidere tumori, ed è sicuramente per questo che l’ FBI segue da vicino iGEM. Ci sono opinioni contrastanti sulla accessibilità della biologia sintetica, ma limitare la distribuzione di informazioni tra scienziati e studiosi è un’idea ancora più estrema e alla fine del tutto inutile o peggio ancora controproducente. In questo modo infatti limitiamo maggiormente le persone che veramente porterebbero progresso scientifico. Inoltre la realtà è che queste banche dati contengono parti assolutamente innocue, creare qualche cosa di pericoloso da questi registri ha la stessa probabilità di creare qualche cosa di pericoloso sul tavolo della propria cucina. Avere un sistema aperto e democratico di informazione scientifica è essenziale per il progresso scientifico e tecnologico. Invece di essere preoccupati del rischio che la biologia sintetica potrebbe in un remoto caso comportare dovremmo concentraci sulle sue incredibili opportunità e attrezzarci a comprenderle.

Il poster di Genspace

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Divulgare è sempre più divertente

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E dai che si fa per ridere. Che cosa? Della serissima divulgazione scientifica. Preferire il sentiero della comicità e della simpatia per spiegare al grande pubblico le ultime scoperte da Nobel o per aiutare gli studenti a fissare le definizioni più ostili suona come un colpo di grazia che metta a tacere ogni discussione sulla questione delle questioni: fino a che punto, ma soprattutto in che modo, si può semplificare o facilitare la comprensione di concetti o teoremi scientifici impegnativi senza sminuirne l’importanza o la complessità?