In che modo gli scienziati sono in grado di sintetizzare artificialmente un virus?

Il primo virus artificiale al mondo è stato sintetizzato alla fine del 2003 da un gruppo di ricerca guidato da Craig Venter, che era anche responsabile del primo sequenziamento del genoma umano. Il virus era un batteriofago Phi-X174 (mangiatore di batteri) il cui genoma ha 5.000 coppie di basi o nucleotidi. In confronto, il genoma umano ha circa 3 miliardi di paia di basi.

Anche il virus della polio, con 7.500 coppie di basi, è stato sintetizzato da zero. La sintesi del virus Phi-X174 è stata un compito rapido: con la tecnologia contemporanea, ci sono volute solo due settimane. La sintesi di altri virus ha richiesto mesi.

Il processo inizia con la sintesi di oligonucleotidi, che sono piccole lunghezze di nucleotidi (DNA o RNA) con circa venti o meno coppie di basi ciascuna. Poiché i biologi sintetizzano già da anni gli oligonucleotidi, esistono macchine per la sintesi del DNA in grado di produrli automaticamente. La progettazione degli oligonucleotidi per il virus Phi-X174 ha richiesto solo circa otto ore, seguita da un processo di sintesi di quattro giorni.

Il prossimo passo è la purificazione degli oligonucleotidi mediante elettroforesi su gel. Gli oligo purificati vengono quindi etichettati con sostanze chimiche speciali e assemblati in sequenza, uno per uno, in un processo chiamato PCA (gruppo ciclico della polimerasi). Dopo 35 a 70 cicli, è stato sintetizzato un cromosoma completo ricavato dagli oligo artificiali. Usando la PCR (reazione a catena della polimerasi), vengono quindi create molte copie del cromosoma originale, la migliore delle quali viene selezionata usando un altro ciclo di purificazione del gel. Queste catene di nucleotidi vengono quindi circolarizzate dalle loro forme cromosomiche lineari, diventando infettive.

I cromosomi infettivi (virii) vengono quindi trapiantati in una piastra di agar contenente batteri per il consumo. Entro un giorno, i resti rivelatori dell'attività virale e dell'autoriproduzione possono già essere trovati, dimostrando che la sintesi è stata un successo.

La sintesi di virus artificiali è stata discussa per applicazioni come la riduzione dell'inquinamento e il filtraggio avanzato. Microbi specializzati possono essere creati per consumare quasi tutto. D'altra parte, c'è sempre il rischio che una parte malvagia utilizzi questa tecnologia per creare un virus progettato per l'alta virulenza o letalità contro gli host umani.