Nuovo centro di genomica sintetica

I membri del Consiglio di Amministrazione Edward Lemke, Sylvia Erhardt e il portavoce del centro Michael Knop, così come Phil-Alan Gärtig della Fondazione Carl Zeiss (da sinistra a destra, foto: Università di Heidelberg – Comunicazione e Marketing, Uwe Anspach) / f.l.t.r.: I tre membri del Consiglio di Amministrazione Edward Lemke, Sylvia Erhardt e il portavoce del centro Michael Knop, così come Phil-Alan Gärtig della Fondazione Carl Zeiss (Foto: Uwe Anspach, Università di Heidelberg – Comunicazione e Marketing)

Promuovere l'applicazione e lo sviluppo di nuove tecnologie di sintesi del DNA, per aprire la strada alla produzione di interi genomi artificiali – questo è l'obiettivo di un nuovo centro interdisciplinare, che nascerà presso l'Università di Heidelberg, l'Istituto di Tecnologia di Karlsruhe (KIT) e l'Università Johannes Gutenberg di Mainz (JGU). Nel Center for Synthetic Genomics si intendono stimolare nuove innovazioni nella Genomica Sintetica attraverso ricerca di base e sviluppo tecnologico, utilizzando metodi di Intelligenza Artificiale (IA). La creazione è supportata dalla Fondazione Carl Zeiss (CZS) con un finanziamento di dodici milioni di euro in un periodo di sei anni.

A lungo termine, si mira a poter progettare e produrre lunghe sequenze di DNA per applicazioni nella ricerca, nelle scienze dei nanomateriali o in medicina. Il primo portavoce del nuovo centro è il biologo sistemico Professor Michael Knop, vicedirettore del Centro di Biologia Molecolare dell'Università di Heidelberg (ZMBH).

Se nei due decenni passati la ricerca sul genoma è stata caratterizzata dallo sviluppo di nuove tecniche di sequenziamento genomico, in futuro sarà possibile, grazie a metodi innovativi di sintesi del DNA e di assemblaggio genomico, modificare i genomi in modo sempre più rapido e semplice, e persino crearne di completamente nuovi. Questa visione sarà perseguita nei prossimi anni dal CZS Center for Synthetic Genomics Heidelberg – Karlsruhe – Mainz (CZS Center SynGen). I ricercatori delle tre università intendono anche progettare sequenze di DNA sintetico con l'aiuto di analisi e modelli basati su IA, per modificare specificamente il genoma di organismi e conferirgli nuove funzionalità. L'obiettivo è ottenere così i cosiddetti biologi, prodotti biotecnologici di origine naturale. A lungo termine, questi prodotti saranno utilizzati per produrre farmaci bio-based, sviluppare terapie geniche, creare piante resistenti ai parassiti, produrre biocarburanti o avanzare nella ricerca di materiali innovativi.

«Con i centri CZS uniamo competenze provenienti da diverse sedi e discipline. Le scienze della vita in particolare richiedono un alto livello di interdisciplinarità. Nel CZS Center SynGen si intende promuovere la produzione di DNA artificiale e sfruttare il suo enorme potenziale per la ricerca, la medicina e oltre», spiega il Dr. Felix Streiter, amministratore delegato della Fondazione Carl Zeiss, motivando il supporto al secondo centro CZS in Germania.

«Il Center for Synthetic Genomics riunisce le competenze di tre istituzioni di ricerca di eccellenza, che lavorano insieme, dalla ricerca di base allo sviluppo tecnologico, in un campo di grande importanza per il futuro», afferma il Professor Oliver Kraft, rappresentando il presidente del KIT. «Gli obiettivi sono molteplici applicazioni in biotecnologia, ad esempio in medicina, ma anche nelle scienze dei materiali. Siamo molto felici di poter contribuire con le nostre competenze.»

Genomica Sintetica

«La Genomica Sintetica è un campo di ricerca giovane, ma in rapida crescita a livello globale, con potenzialità di trasferimento per affrontare diverse sfide sociali rilevanti. Nel nostro nuovo centro uniamo le competenze complementari delle tre università di Heidelberg, Karlsruhe e Mainz, eccellenze nelle scienze della vita, nell'Ingegneria dei Sistemi Molecolari e nella ricerca biomedica. Vogliamo così controllare tutte le fasi della Genomica Sintetica, dal design alla produzione, fino all'applicazione di materiali genetici e organismi sintetici», afferma il portavoce del centro, Professor Michael Knop. «Il nuovo centro ci offrirà un'opportunità unica di collegare le diverse competenze e discipline. In particolare, il dialogo tra biologia e medicina, con esperti in simulazione e modellazione, ci aprirà nuove strade, non solo per generare genomi sintetici, ma anche per comprendere e sfruttare meglio le modificazioni naturali, i meccanismi epigenetici e le variazioni naturali», spiega la Prof.ssa Sylvia Erhardt, biologa molecolare del KIT. Il direttivo tripartito del CZS Center SynGen include, oltre a Knop ed Erhardt, anche il chimico biofisico Professor Edward Lemke dell'Università di Mainz.

Il CZS Center SynGen ha iniziato le sue attività nel gennaio 2024. Ricercatori di diverse discipline collaborano presso le tre sedi, tra cui biologia, biochimica, biofisica, biotecnologia, biologia sintetica e bioingegneria, ma anche filosofia, diritto, genomica, immunologia, epigenetica, virologia e Data Science. Si prevede di coinvolgere ulteriori esperti internazionali e giovani ricercatori nel lavoro del nuovo centro. Inoltre, a Heidelberg sarà istituito un centro di competenza per la sintesi di DNA sintetico, chiamato CZS Center Synthetic DNA Accelerator Lab. A Karlsruhe, l'esistente piattaforma Virtual Material Platform sarà ampliata con un'unità di DNA, per estendere le competenze di modellazione multiscala e di progettazione virtuale di acidi nucleici come il DNA. Nel CZS Center SynGen sono coinvolti anche scienziati del Deutsches Krebsforschungszentrum e dell'Heidelberg Institute for Theoretical Studies, così come partner esterni da scienza e industria.

L'apertura ufficiale del CZS Center SynGen si è svolta con una cerimonia il 4 marzo 2024 presso l'Università di Heidelberg. Alla cerimonia hanno partecipato, oltre ai ricercatori principali, rappresentanti della Fondazione Carl Zeiss e delle università coinvolte.

About the Carl Zeiss Foundation

La Fondazione Carl Zeiss si propone di creare spazi di libertà per scoperte scientifiche rivoluzionarie. In qualità di partner di eccellenza nella scienza, sostiene sia la ricerca di base che quella applicata e l'insegnamento nei settori STEM (Matematica, Informatica, Scienze Naturali e Tecnologia). Fondata nel 1889 dal fisico e matematico Ernst Abbe, la Fondazione Carl Zeiss è una delle più antiche e grandi fondazioni private di supporto alla scienza in Germania.