lunedì 2 dicembre 2013

Ingegneri inventano linguaggio di programmazione per costruire DNA sintetico

Fonte: Phys.Org
Similmente a come utilizziamo Python o Java per scrivere codice al computer, presto i chimici potrebbero essere in grado di utilizzare un set strutturato di istruzioni per “programmare” come le molecole di DNA interagiscano tra di loro in provetta o dentro una cellula.
Una squadra guidata dall’Università di Washington (UW) ha infatti sviluppato un linguaggio di programmazione per la chimica che ambisce a ottimizzare e centralizzare gli sforzi per progettare una rete che possa guidare il comportamento di diverse reazioni chimiche nello stesso modo in cui incorporiamo controlli elettronici per guidare le macchine, comandare i robot e altri apparecchi. In medicina, una tale rete potrebbe servire allo sviluppo di medicine “intelligenti” o per individuare malattie a livello cellulare.

Le scoperte sono state pubblicate online questa settimana sulla rivista Nature Nanotechnology.
Chimici e professori insegnano e utilizzano le strutture per le reazioni chimiche, un linguaggio che ha cent’anni e che è composto da equazioni che descrivono come si comportano i composti chimici. Gli ingegneri della UW però hanno portato questo linguaggio a un livello successivo e lo stanno utilizzando per scrivere programmi che dirigano il movimento di molecole “su misura”.
“Cominiciamo da una descrizione matematica e astratta di un dato sistema chimico e poi utlizziamo il DNA per costruire le molecole che realizzino le dinamiche desiderate”, ha detto il co-autore della ricerca Georg Seelig, assistente professore alla UW di ingegneria elettronica e informatica. “L’obiettivo è che, in futuro, questa tecnologia si possa utilizzare per costruire strumenti ad-hoc”
Attualmente, quando un biologo o un chimico costruiscono un certo tipo di legame chimico, il processo ingegneristico è piuttosto complesso, ostacolato e difficile da riprodurre per la costruzione di altri sistemi. Gli ingengeri della UW volevano creare un’infrastruttura che offrisse una maggiore flessibilità agli scienziati. A Seelig piace molto questo nuovo approccio verso un linguaggio di programmazione che dica a un computer cosa fare.
“Penso sia appetibile perché ti permette di risolvere più di un problema,” ha detto Seelig. “Se vuoi che un computer faccia qualcos’altro, basta riprogrammarlo. Questo progetto è molto simile nel dire alla chimica cosa fare.”
Gli esseri umani insieme ad altri organismi sono già in possesso di complesse reti di molecole nanoscopiche che aiutano a regolare le cellule e a mantenere il corpo intero sotto controllo. Gli scienziati adesso stanno scoprendo nuovi modi per progettare sistemi sintetici che si comportino come quelli biologici, nella speranza che le molecole sintetiche possano sostenere le funzioni naturali del corpo. A quello scopo è necessario un sistema per creare molecole di DNA sintetiche che varino a seconda delle loro funzioni specifiche.
Il nuovo approccio non è ancora pronto per essere applicato in campo medico, ma alcuni fra i suoi futuri usi potrebbero includere quest’infrastruttura per fare molecole che si autoassemblino all’interno di cellule e fungano da sensori “intelligenti”. Questi potrebbero essere inseriti in una cellula, essere programati per rilevare anormalità e reagire di conseguenza, magari trasportando a quelle cellule direttamente la medicina necessaria.
Seelig e il collega Eric Klavins, professore associato di ingegneria elettronica alla UW, hanno di recente ricevuto 2 milioni di dollari dalla National Science Foundation come parte di un’iniziativa nazionale statunitense per promuovere la ricerca nella programmazione molecolare. Il nuovo linguaggio sarà utilizzato per sostenere questa grande iniziativa, ha detto Seelig.

Traduzione a cura di Almerico Bartoli e Nino Aloi, coordinatore del GdL Traduzioni

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