L'età delle meraviglie della genetica

Gli strumenti di modifica dei geni come il CRISPR ci permettono di programmare la vita al suo livello più fondamentale. Ma ciò fa nascere delle questioni importanti: se possiamo creare delle nuove specie dal nulla, cosa dovremmo creare? Dovremmo ridisegnare l'umanità che conosciamo oggi? Juan Enriquez prevede i possibili sviluppi delle modifiche genetiche, esplorando le immense incertezze ed opportunità di questa nuova frontiera.

Allora, iniziamo con Roy Amara.

Secondo Roy,

gran parte delle nuove tecnologie
è sopravvalutata

per il loro impatto,
prima di tutto,

e poi vengono sottovalutate
a lungo termine

perché ci abituiamo.

Questi sono i giorni
del miracolo e della meraviglia.

Ricordate quella bellissima
canzone di Paul Simon?

Aveva due versi.

Cos'era considerato come miracoloso
a quei tempi?

Rallentare le cose, il rallentatore --

e le interurbane.

Perché si veniva sempre interrotti
dall'operatore

che chiedeva "Chiamata a lunga distanza.
vuole riattaccare?"

E oggi chiamare in tutto il mondo
è una bazzecola.

Bene, qualcosa di simile
potrebbe succedere

con la lettura e programmazione
della vita.

Ma prima di parlare di questo,

parliamo di telescopi.

Originariamente i telescopi
sono stati sopravvalutati.

Questo è uno dei modelli di Galileo.

La gente pensava che avrebbe distrutto
la religione

(Risate)

Quindi non facciamo molto caso
ai telescopi.

Ma per telescopi lanciati dieci anni fa,
come avrete sentito,

se prendete una Volkswagen
e la portate sulla Luna,

potete vedere le luci dell'auto
illuminare la luna.

Questo è il livello di risoluzione
che vi ha permesso

di vedere piccole macchie fluttuare
attorno a stelle distanti.

Immaginate per un secondo che questa sia
una stella lontana milioni di anni luce,

e vi trovate una piccola macchia
che la oscura.

Questo significa localizzare
un esopianeta.

E la cosa bella è che i telescopi
che lanciamo oggi

ci permettono di identificare
una singola candela accesa sulla luna.

E se le la dividete con una lastra,

potrete vedere due candele separate
da quella distanza.

Questa è la risoluzione che serve

per iniziare ad immaginare
questa piccola macchia

che passa davanti al sole

e vedere se ha una piccola
firma verde-blu.

E se ha una firma vede-blu,

significa che la vita
è diffusa nell'universo.

La prima volta che si vedrà un'impronta
verde-blu su un pianeta distante,

significa che li c'è fotosintesi,

c'è acqua,

e le possibilità che vediate l'unico
altro pianeta con fotosintesi

sono pari a zero.

Questo è un evento
che cambia il mondo.

C'è un prima e un dopo
essere soli nell'universo:

dimenticatevi le scoperte
di un continente.

Mentre ci pensate,

cominciamo a essere in grado di immaginare
la maggior parte dell'universo.

E questo è un tempo
di prodigi e meraviglie.

E lo diamo un po' per scontato.

Qualcosa di simile
sta accadendo nella vita.

Sentiamo parlare di questa vita divisa
in particelle e pezzi.

Sentiamo parlare del CRISPR,
e sentiamo di questa tecnologia,

e di questa tecnologia.

Ma alla fine di tutto,
la base della vita è un codice.

E il concetto di vita come codice
è molto importante perché significa,

nello stesso modo in cui voi
potete scrivere una frase

in inglese, francese o cinese,

nello stesso modo in cui
potete copiare una frase,

nello stesso modo in cui
potete modificare una frase,

nello stesso modo in cui
potete stampare una frase,

potete cominciare
a fare lo stesso con la vita.

Significa che stiamo cominciando a capire
come leggere questo linguaggio.

e questo, ovviamente, è il linguaggio
di questa arancia.

Per cui, come esegue il codice
questa arancia?

Non lo fa con zero e uno,
come i computer.

Sta sull'albero, e un giorno fa:

plop!

E questo significa: esegui.

AATCAAG: fammi una piccola radice.

TCGACC: fammi un piccolo germe.

GAC: fammi delle foglie
AGC: fammi dei fiori.

E poi GCAA: fammi altre arance

Se modifico una frase in inglese
con un editor di testo,

si passa da una parola all'altra.

Se modifico qualcosa in questa arancia

e metto un GCAAC usando CRISPR o qualcosa
di simile di cui avrete sentito parlare,

questa arancia diventa un limone,

o un pompelmo,

o un mandarino.

E se modifico una sola
di migliaia di lettere,

diventate la persona che oggi
è seduta qui di fianco a voi.

State più attenti a dove vi sedete.

(Risate)

Questa cosa all'inizio
era estremamente costosa.

Era come le interurbane.

Ma i costi stanno calando del 50%
più velocemente della legge di Moore.

Ieri è stata annunciata de Veritas
la prima codifica del genoma a 200 dollari.

Mentre guardate questi sistemi,

non è importante, non è importante,
non è importante, ma poi lo è.

Fatevi dare le proporzioni
di questa cosa.

È una grande scoperta.

Ci sono 23 cromosomi.

Forte.

Cominciamo a usare la modalità telescopio,
ma al posto di usare un telescopio,

usiamo un microscopio per ingrandire

l'interno di uno di questi cromosomi,

il cromosoma Y.

è un terzo della misura del cromosoma X,
è recessivo e mutante.

Ma...

solo maschile.

E mentre guardate queste cose,

qui come a livello di Stato

ad una risoluzione 400 paia di basi,

poi ingrandiamo a 550,
poi ingrandiamo a 850,

e potete iniziare a vedere
sempre più geni mentre ingrandite.

Poi ingrandite a livello di regione,

e potete cominciare a vedere
chi soffre di leucemia,

come gli è venuta,
e che tipo di leucemia ha,

cosa si è spostato da dove a dove.

e poi ingrandite a livello di
Google street view.

Questo succede se avete un cancro
al colon-retto

di un paziente specifico con
risoluzione lettera per lettera.

Per cui quello che facciamo qui
è raccogliere informazioni

e generare una gigantesca
quantità di informazioni.

Questo è uno dei più grandi
database del pianeta

e cresce più veloce
della nostra capacità di creare computer

per contenerne i dati.

Potrete costruire delle mappe incredibili
con questi dati.

Volete studiare un'epidemia
e capire perché una peste è bubbonica,

e l'altra è un tipo diverso di epidemia

e un'altra è ancora diversa?

Bene, ecco qui una mappa delle epidemie.

Alcune sono assolutamente
mortali per gli uomini,

altre no.

E guardate, tra l'altro,
se andate a fondo

come si differenzia dalla tubercolosi?

Questa è la differenza tra tubercolosi
e altri tipi di malattie,

e potete giocare al detective,

perché potete prendere
un tipo specifico di colera

che ha colpito Haiti,

e vedere da che nazione proviene,

da che regione proviene,

e probabilmente quale soldato
l'ha portata dall'Africa ad Haiti.

Allarghiamo l'immagine.

Non è solo andare nel dettaglio.

Questa è una delle mappe più incredibili
mai create dall'uomo.

Quello che hanno fatto è prendere
tutte le informazioni genetiche

di tutte le specie,

e hanno costruito un albero della vita
su un'unica pagina

che potete ingrandire
o rimpicciolire.

Quello che è arrivato per primo,
come si è diversificato, ramificato,

quanto è grande il genoma,

su una sola pagina.

È la vita intera della Terra,

ed è costantemente aggiornata
e completata.

E mentre la guardate,

il grande cambiamento è
che la vecchia biologia era reattiva.

C'erano molti biologi
che avevano microscopi,

e lenti di ingrandimento
ed erano in giro ad osservare animali.

La nuova biologia è proattiva.

Non si guardano solo le cose,
si costruiscono.

E questo è il grosso cambiamento

che ci permette di fare cose così.

E so che siete molto
esaltati da questa fotografia.

(Risate)

Ci sono voluti solo quattro anni
e 40 milioni di dollari

per potere fare questa foto.

(Risate)

Quello che abbiamo fatto

è togliere tutto il codice
genetico da una cellula --

non uno o due geni,
tutti i geni da una cellula --

e abbiamo costruito
un codice genetico nuovo,

reinserito nella cellula,

capito come fare eseguire
questo codice alla cellula

e costruito una specie
assolutamente nuova.

Questa è la prima forma
di vita sintetica.

E cosa possiamo farci?

Bene, queste cose cambieranno
il mondo.

Vi darò tre tendenze
del breve periodo

dei modi in cui potrebbero
cambiare il mondo.

Per primo vedremo una nuova
rivoluzione industriale.

E lo intendo letteralmente.

Nello stesso modo in cui Svizzera,
Germania e Inghilterra

hanno cambiato il mondo con macchine
come quelle qui nell'atrio,

creato energia --

nello stesso modo in cui il CERN
sta cambiando il mondo,

usando nuove strumentazioni
e visioni dell'universo --

le forme di vita programmabili
cambieranno il mondo

perché se potete
programmare cellule

nello stesso modo in cui programmate
i chip ai computer,

potete fare qualsiasi cosa.

I chip del computer
creano fotografie,

creano musica, film,

creano lettere d'amore,
fogli di calcolo.

sono solo costituiti da zeri e uno.

Se si riesce a fare scorrere ATCG
attraverso le cellule,

questo software riesce
a creare il suo stesso hardware,

che significa che crescerà rapidamente.

Non importa cosa può succedere,

se lasciate il telefono cellulare
a lato del letto,

non avrete un milione
di cellulari al mattino.

Ma se lo fate con organismi viventi,

potete farlo su larga scala.

Una delle cose che si possono fare
è cominciare a produrre

combustibili pressoché privi di carbonio

su scala commerciale entro il 2025,

cosa che stiamo facendo con Exxon.

Ma potete sostituirla
alle coltivazioni agricole.

Al posto di avere 100 ettari per ottenere
olio per estrarne proteine,

potete costruirle in queste vasche

a 10 o 100 volte la produttività
per ettaro di terra.

Oppure potete immagazzinare informazioni,
o tutti i vaccini per il mondo

in queste tre vasche.

O potete archiviare quasi tutti i dati
che ci sono al CERN in queste tre vasche.

Il DNA è veramente un potentissimo
dispositivo di memorizzazione.

Seconda possibilità;

comincerete a vedere la nascita della
biologia teorica.

Le scuole di medicina sono uno degli
ambienti più conservatori sulla terra.

Insegnano anatomia
nello stesso modo in cui la insegnavano

100 anni fa.

"Studenti benvenuti,
ecco il vostro cadavere."

Una cosa che non sanno fare le scuole
di medicina è creare nuovi dipartimenti,

ecco perché è così raro.

Isaac Kohane ha creato un dipartimento
di informatica, dati e conoscenza

alla Harvard Medical School.

E in un certo senso,
quello che sta succedendo è

che la biologia ha sufficienti dati

per potere seguire i passi della fisica,

che era fisica di osservazione,

e di fisici sperimentali,

e poi ha cominciato
a creare la biologia teorica.

Questo è quello che vedrete

perché avete così tanti dati medici,

perché avete così tanti
dati sulle persone:

avete i loro genomi
avete i loro viromi,

avete il loro microbioma.

E mentre queste informazioni
si accumulano,

potete iniziare a fare previsioni.

La terza cosa che potrebbe succedere
è l'avvicinamento al consumatore.

Anche voi potrete avere
i vostri geni sequenziati.

Stanno nascendo società come 23andMe.

E società come 23andMe
vi stanno dando

sempre più informazioni,

non solo sui vostri parenti,

ma su di voi e il vostro corpo,

e confrontano materiali

e li confrontano nel tempo,

e stanno diventando enormi database.

Ma sta anche iniziando
a influenzare altri campi

in modi inaspettati.

DI solito, quando pubblicizzate qualcosa,
non volete che il consumatore

porti la pubblicità in bagno
per farci sopra la pipì.

A meno che non siate IKEA.

Perché se strappate dalla rivista questo
e ci fate sopra pipì,

se diventa blu, siete incinte.

(Risate)

E vi faranno uno sconto per la culla.

(Risate)

Così, se parlo di potere
dei consumatori,

e si sta diffondendo oltre
alle biotecnologie,

lo intendo veramente.

Stiamo producendo ora,
alla Syntethic Genomics,

stampanti da tavolo

che permettono di disegnare una cellula,

stamparla,

ed eseguirne il programma.

Possiamo stampare vaccini

all'istante, tra il decollo di un aereo

e l'atterraggio.

Spediremo 78 di queste
macchine quest'anno.

Non è biologia teorica.
È biologia stampabile.

Fatemi parlare di due previsioni
a lungo termine

che vedrete in una proiezione
più lontana nel tempo.

La prima è che stiamo iniziando
a ridisegnare le specie.

Ne avete sentito parlare, vero?

Stiamo ridisegnando gli alberi.
stiamo ridisegnando i fiori.

Stiamo ridisegnando lo yogurt,

formaggio, qualsiasi cosa vogliate.

E questo ci porta a domande interessanti:

Quando e come dovremmo ridisegnare l'uomo?

E molti di noi pensano,
"No, non vorremo mai ridisegnare l'uomo."

A meno che vostro figlio non abbia
il gene di Huntington

e sia condannato a morte.

O se siete portatori del gene
della fibrosi cistica,

nel cui caso non volete solo
ridisegnare voi stessi,

ma anche i vostri figli
e i loro figli.

E queste sono questioni complicate,
che stanno accadendo oggi.

Vi faccio un esempio.

Uno dei dibattiti in corso
nelle Accademie Nazionali

è se abbiamo il potere di modificare
un gene di zanzara

che possa uccidere
tutte le zanzare portatrici di malaria

Alcuni dicono:

"Questo modificherà l'ambiente
in maniera sostanziale, non fatelo."

Altri dicono:

"Questa e una delle cose

che sta uccidendo
milioni di persone all'anno.

Chi sei tu per dirmi che non posso salvare
bambini nella mia nazione?"

E perché il dibattito è così difficile?

Perché appena le rilasci
in Brasile

o nel sud della Florida --

le zanzare
non riconoscono frontiere.

State prendendo una decisione
per il mondo intero

se permettete al gene
di diffondersi nell'aria.

Questo uomo meraviglioso ha vinto
il premio Nobel,

e dopo averlo vinto

si è occupato di come

sia nata la vita su questo pianeta

e se ce ne fosse anche su altri?

Così quello che ha fatto è
andare da questi suoi dottorandi

e chieder loro:

"Createmi la vita ma non usate nessuna
strumentazione o componente moderno.

Createmi cose che erano qui
tre miliardi di anni fa.

Non potete usare laser.
non potete usare questo o quello."

Mi ha dato una fiala di ciò
che ha costruito tre settimane fa.

Cosa ha creato?

Una sostanza che pareva acqua
saponata fatta di lipidi.

Ha costruito un precursore del RNA.

Ha fatto assorbire il precursore del RNA
dalle cellule

e poi le ha fatte dividere.

Non possiamo essere molto lontani --

una decina di anni, magari venti --

dal generare la vita dal nulla

da proto-comunità.

Seconda tendenza a lungo termine:

abbiamo vissuto e stiamo vivendo
in un'epoca digitale--

stiamo iniziando a vivere
l'età dei genomi,

della biologia, del CRISPR
e della biologia sintetica --

e tutto questo si fonderà
nell'era del cervello.

Così arriviamo al punto dove possiamo
ricostruire molte parti del nostro corpo,

nello stesso modo in cui un osso rotto
o la pelle scottata si riparano.

Cominciamo ad imparare
a come far ricrescere le nostre trachee

o a far ricrescere le vesciche.

Tutte e due sono state
impiantate nell'uomo.

Tony Atala sta lavorando
a 32 organi diversi.

Ma il fondamento della questione è:

questo sei tu e il resto
è solo involucro.

Nessuno riuscirà a vivere
oltre 120,130,140 anni

a meno che non risolviamo questo.

E questa è la sfida più interessante.

Questa è la prossima frontiera, assieme a:

"Quanto è comune la vita nell'universo?"

"Da dove arriviamo?"

e domande così.

Fatemi finire con una frase
apocrifa di Einstein.

"Potete vivere come se tutto
fosse un miracolo,

o vivere come se niente lo fosse."

È una vostra scelta.

Potete focalizzarvi sul male
o sul terribile,

e sicuramente là fuori ci sono
molte cose terrificanti.

Ma usate il 10 per cento
del vostro cervello per pensare a questo,

o forse il 20 per cento,

o forse il 30 per cento.

Ma ricordatevi solo questo:

stiamo vivendo veramente in una età
dei miracoli e delle meraviglie.

Siamo fortunati a vivere oggi.
Siamo fortunati a vedere tutto questo.

Siamo fortunati a interagire
con persone

che stanno costruendo
tutto quello che c'è qui.

Per cui grazie a tutti,
per quello che state facendo.

(Applausi)