Contro i tumori o la plastica, la soluzione dell’americano David Baker, Premio Nobel per la Chimica 2024, è ovvia: la creazione di nuove proteine che non esistono in natura, un’idea a lungo ritenuta impossibile da realizzare, o addirittura del tutto “folle”.
Oggi dal suo laboratorio escono una dopo l’altra proteine con nuove funzioni, con un campo di applicazioni pressoché infinito, che va dai trattamenti ultra mirati alla creazione di nuovi materiali, compresi i vaccini.
“Di fronte a tutti i problemi che affrontiamo oggi, nella medicina, nella salute, nello sviluppo sostenibile, nell’energia, nella tecnologia, il potenziale per la progettazione delle proteine è enorme”, ha detto David Baker all’AFP da Seattle, negli Stati Uniti, poche ore dopo la vittoria un premio Nobel insieme a due co-vincitori.
Le proteine sono molecole che svolgono un ruolo fondamentale in quasi tutte le funzioni di un organismo vivente: contrarre un muscolo, digerire il cibo, attivare i neuroni…
Si sono evoluti in natura “per risolvere tutti i problemi che abbiamo dovuto affrontare durante il processo di selezione naturale”, spiega il biochimico 62enne dai capelli arruffati.
“Ma oggi gli esseri umani si trovano ad affrontare nuovi problemi”, sottolinea. “Stiamo riscaldando il pianeta e quindi abbiamo bisogno di nuove soluzioni in termini di ecologia e sostenibilità. Viviamo più a lungo, il che rende malattie come l’Alzheimer più importanti. Ci sono nuovi agenti patogeni come il coronavirus.”
Lasciare che l’evoluzione risolva questi problemi “richiederebbe molto tempo”, continua David Baker. Tuttavia «con nuove proteine possiamo risolverli, ma in tempi molto brevi».
– Da “marginale” a “mainstream” –
Ogni proteina è costituita da una sequenza di aminoacidi, che determina la forma che assumerà e quindi la sua funzione.
Per decenni gli scienziati hanno cercato di dedurre la struttura delle proteine dalla loro sequenza di aminoacidi.
Alla fine degli anni ’90, David Baker sviluppò un programma chiamato Rosetta per affrontare questa difficile equazione, con un certo successo.
Ma si passa rapidamente al processo opposto: dopo aver immaginato una nuova forma di proteina, Rosetta viene utilizzata per dedurre la corrispondente sequenza di amminoacidi. Questo codice può quindi essere introdotto in un batterio, che produce la nuova proteina con una nuova struttura, che può poi essere recuperata.
Nel 2003 pubblicò il risultato della prima proteina ingegnerizzata che non era mai esistita in natura. Ma questo non ha ancora una funzione.
“Abbiamo quindi iniziato a provare a progettare proteine che avessero funzioni utili”, spiega il ricercatore. “È stato allora che penso che la gente abbia davvero iniziato a pensare che fosse una follia.”
Ma “negli ultimi 20 anni, e soprattutto negli ultimi cinque anni, siamo stati in grado di produrre proteine che fanno ogni genere di cose straordinarie”, afferma. E Rosetta è stata gradualmente migliorata includendo l’intelligenza artificiale.
“La cosa divertente è che siamo passati da marginali” a “mainstream”, dice con un sorriso.
– Infila la serratura –
Come fanno i ricercatori a determinare la forma delle nuove proteine per ottenere la funzione desiderata?
David Baker fa un esempio: “Diciamo che vogliamo prendere di mira un tipo specifico di tumore nel corpo e conosciamo la forma di una proteina che si trova su quel tumore. Quindi progettiamo una proteina che è come una chiave che si inserisce in questa serratura”. .”
Altra applicazione: per decomporre la plastica si crea una proteina da attaccare alla molecola della plastica, accompagnata da composti chimici per “tagliarla”, spiega il professore dell’Università di Washington.
In medicina, questa tecnologia è già stata utilizzata per un vaccino contro il Covid-19 approvato in Corea del Sud.
I ricercatori vogliono usarlo anche per creare nuovi materiali.
“In biologia, i denti e le ossa sono formati da proteine che interagiscono con composti inorganici come il carbonato di calcio o il fosfato di calcio”, spiega il biochimico. Egli prevede quindi che le proteine interagiscano con altri composti, per produrre materiali con nuove proprietà.
Catturare i gas serra, vaccino antinfluenzale universale, antiveleno migliore… David Baker non smette mai di elencare le possibili applicazioni.
“Con il miglioramento della progettazione delle proteine, sono incredibilmente entusiasta di tutti i problemi che saremo in grado di risolvere”, conclude.
