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Un linguaggio informatico per scrivere facilmente complicate stringhe di codice Dna

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Un linguaggio informatico per scrivere facilmente complicate stringhe di codice Dna FASTWEB S.p.A.
Un linguaggio informatico per le cellule
Web & Digital
Scrivere un codice informatico e applicarlo su una cellula. Una nuova frontiera della bioingegneria che sarà presto alla portata di tutti

Gli ingegneri biologici del MIT hanno creato un linguaggio informatico che consente loro di scrivere in modo rapido complicate stringhe di codice Dna per dare nuove funzionalità ad alcune cellule viventi nel corpo.

Mediante i linguaggi informatici, oggi chiunque può essere in grado di scrivere un programma che risponda agli input desiderati e che si comporti come progettato. Quello che gli ingegneri biologici hanno fatto è stato estendere questo concetto alle sequenze di Dna.

"È letteralmente un linguaggio informatico per i batteri", spiega Christofer Voigt, professore del MIT e uno degli ingegneri biologici impegnati nella realizzazione di questo linguaggio. "Si utilizza un codice semitestuale, come se si stesse programmando un computer. Si prende quindi la stringa di testo e si inserisce all'interno della sequenza Dna che verrà a sua volta registrata nella cellula. In questo modo il "circuito" all'interno della stessa inizierà a fare quello per cui è stato programmato".

Voigt e i suoi colleghi della Boston Univeristy e dell'Istituto Nazionale di Standard e Tecnologie hanno utilizzato questo linguaggio per costruire circuiti che riescono a ricevere fino a tre input, in modo da rispondere in maniera differente a seconda della richiesta. Le applicazioni future sono molteplici e includono la creazione di batteri in grado di avvelenare eventuali cellule tumorali.

I ricercatori stanno pianificando di rendere disponibile sul web l'interfaccia di design per gli utenti interessati, in quanto ritengono che non sarà necessaria la conoscenza in bioingegneria, per poter produrre il proprio codice. "Chiunque, anche chi non è particolarmente esperto in materia, potrà disegnare la propria stringa. Anche uno studente di scuola superiore, sarà in grado di creare il suo programma e tramutarlo in una sequenza Dna".

Fino al 2001, biologi e ingegneri hanno disegnato molti inserti genetici, come sensori, memorie, o orologi biologici, che quando combinati tra loro possono modificare l'esistenza e la funzione delle cellule. Disegnare questo tipo di circuiti è stato sempre un tipo di processo laborioso che necessitava di profonde conoscenze in tema di ingegneria genetica e biotecnologia.

Il linguaggio è basato su Verilog, che è comunemente utilizzato per far girare programmi informatici. Per creare una versione in grado di comunicare con le cellule i ricercatori hanno modificato alcuni elementi informatici in modo da poter essere codificati all'interno del Dna di un batterio e che riescano a riconoscere differenti composti, ossigeno,  glucosio, acidità e temperature.

Attualmente il codice è ottimizzato per parlare con l'E. Coli, ma i ricercatori stanno lavorando per espandere il linguaggio ad altre tipologie di batteri, come i Batteroidi presenti nel fegato, i Pseudomonas, che spesso vivono nelle radici delle piante, o i Saccaromiceti presenti nel lievito.  Gli ingegneri del MIT hanno realizzato fino a ora 60 circuiti con differenti funzioni e 45 di essi operano correttamente.

Un'altra grande innovazione apportata da questo lavoro, inoltre, sta nei tempi: "Ci volevano anni di ricerca e sperimentazione per creare un circuito del genere. Oggi basta spingere un pulsante per ottenere la propria sequenza Dna da testare".

Tra le applicazioni a cui potranno essere destinati questi linguaggi ci sono batteri ingeribili in grado di aiutare la digestione negli intolleranti al lattosio, batteri che vivono nelle radici delle piante capaci di produrre insetticida quando "avvertono" la pianta attaccata dai microbi, o batteri del lievito in grado di "spegnersi" quando stanno fermentando eccessivamente.

7 aprile 2016

Fonte: phys.org

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