Craig Venter, il biochimico e imprenditore americano, definito un Darwin moderno
- articolo del prof. Sergio Barocci
Una sequenza consenso di 2,91 miliardi di coppie di basi (bp) della porzione eucromatica del genoma umano è stata generata mediante il metodo di sequenziamento shotgun dell’intero genoma. La sequenza di DNA da 14,8 miliardi di bp è stata generata in 9 mesi da 27.271.853 letture di sequenze di alta qualità (copertura del genoma di 5,11 volte) da entrambe le estremità di cloni plasmidici realizzati dal DNA di cinque individui. Sono state utilizzate due strategie di assemblaggio, un assemblaggio dell’intero genoma e un assemblaggio dei cromosomi regionali, ciascuna combinando i dati di sequenza di Celera e lo sforzo sul genoma finanziato con fondi pubblici. I dati pubblici sono stati suddivisi in segmenti da 550 bp per creare una copertura di 2,9 volte di quelle regioni del genoma che erano state sequenziate, senza includere pregiudizi inerenti alla procedura di clonazione e assemblaggio utilizzata dal gruppo finanziato con fondi pubblici.
[Tratto da “The Sequence of the Human Genome“, di Graig Venter et al., 2001]
Graig Venter
Craig Venter nasce a Salt Lake City nello Stato dell’Utah (U.S.A.) il 14ottobre del 1946.
Subito dopo la sua nascita, la famiglia si trasferisce nell’area di San Francisco, in California, dove trascorre la sua adolescenza in barca o facendo surf, piuttosto che essere uno studente impegnato.
Dopo essersi diplomato alla Mills High School di Millbrae (California), si arruola nella Marina Militare Statunitense dove viene inviato nel 1967 in Vietnam come infermiere nel reparto di terapia intensiva in un ospedale da campo.
L’esperienza della guerra nel Vietnam, da Venter rinominata “Università della morte”, segna la sua vita e le sue scelte future (desiderio di studiare Medicina anche se in seguito passa alla ricerca biomedica) come racconta in una sua autobiografia “Una vita decodificata”, in cui descrive di un tentato suicidio in Vietnam.
Di ritorno negli Stati Uniti, nel 1969 intraprende un corso di laurea in Biochimica per poi ottenere un dottorato in fisiologia e farmacologia nel 1975.
inizio dell’attività di ricerca
Nel 1976 incomincia la sua attività di ricerca in Neurochimica presso la State University of New York, a Buffalo, mentre nel 1984 si trasferisce al National Institute of Health (NIH) a Bethesda, dove si focalizza sullo studio dei geni coinvolti nella neurotrasmissione.
Proprio in questo periodo, Venter inizia ad esplorare nuove tecniche di identificazione dei geni, alternative ai metodi classici, piuttosto lunghi e tediosi.
Sviluppa, pertanto, una tecnica di identificazione genica basata sulle sequenze EST, (marcatori di sequenze espresse, in inglese “expressed sequence tag“), piccole sequenze di DNA ubiquitariamente presenti nei geni espressi. I suoi tentativi di brevettare queste sequenze identificate fanno maturare nella Comunità Scientifica le prime critiche nei suoi confronti.
Istituto di Ricerca TIGR
Tuttavia, la svolta nella sua carriera scientifica inizia nel 1992, quando fonda l’Istituto di Ricerca Genomica (The Institute for Genomic Research, TIGR) con il sostegno della società Human Genome Sciences.
In questo istituto, con un gruppo di ricercatori guidati dalla sua prima moglie, la microbiologa Claire Fraser, sequenzia il genoma del microrganismo Mycoplasma genitalium.
Nel 1995, in collaborazione con Hamilton Smith (nato il 23agosto 1931), genetista molecolare americano vincitore del Premio Nobel per la Medicina nel 1978 per la scoperta degli enzimi di restrizione, Venter sequenzia, invece, il primo genoma completo, quello di Haemophilus influenzae, un batterio in grado di causare la meningite nell’uomo.
Celera Genomics
Nel 1998, Venter fonda la Celera Genomics, un Istituto di ricerca privato, con la quale inizia a sequenziare il genoma umano in una maratona contro il Consorzio Pubblico finanziato dal NIH.
L’utilizzo di una tecnologia denominata “shotgun sequencing” con la creazione di numerosi frammenti di diverse dimensioni e l’implementazione di potenti tecniche di analisi permette al suo team di accelerare il processo di sequenziamento del genoma umano rispetto ai colleghi del progetto pubblico.
Nonostante le profonde critiche ricevute per la sua tecnologia, nel 2000 Venter annuncia di avere completato la prima fase del sequenziamento (circa un terzo del genoma umano), con ben due anni di anticipo rispetto al termine previsto dal Progetto Genoma Umano. Questo traguardo si celebra con una stretta di mano alla Casa Bianca tra il Presidente degli Stati Uniti d’America, allora Bill Clinton, il leader del Consorzio Pubblico, il genetista Francis Collins (nato il 14aprile 1950), e lo stesso Craig Venter in rappresentanza della Celera Genomics.
Il Global Ocean Sampling Expedition
Un suo ulteriore traguardo completato nel 2006 è quello della Global Ocean Sampling Expedition. L’obiettivo è il sequenziamento della biodiversità degli oceani, per superare e completare l’opera iniziata da Darwin in modo da ampliare il catalogo dei microorganismi disponibili per poi convertirli in fabbriche del futuro.
L’ardua impresa, dove un team di ricercatori si converte in un perfetto team di marinai, dura ben 2 anni a bordo della Sorcerer II, yacht personale di Venter
Nel 2008, dopo essersi licenziato dalla Celera, fonda il J. Craig Venter Research Institute (JCVI), un’organizzazione no-profit di supporto alla ricerca scientifica e nuovamente in collaborazione con Hamilton Smith, Venter crea un genoma sintetico completo a partire da quello del Mycoplasma genitalium.
creazione di genomi sintetici
Due anni più tardi, lì riesce a riprodurre una copia di questo genoma sintetico in un altro batterio, il Mycoplasma mycoide.
La creazione di questi genomi sintetici funzionali apre le porte per l’esplorazione della biologia sintetica con lo scopo di produrre fonti di energia alternative.
Nel 2016, Venter annuncia la realizzazione in laboratorio del primo batterio con un genoma sintetico essenziale, cioè un genoma di soli 473 geni, quelli fondamentali per assicurarne la riproduzione e la sopravvivenza e, infine, nell’agosto del 2018 si ritira come presidente del consiglio di amministrazione, rimanendo però in carica come consulente scientifico.
In conclusione, i suoi grandi contributi scientifici sono da attribuirsi all’interno del Human Genome Project e nella creazione in laboratorio della prima cellula artificiale, caratterizzata da un genoma sintetico.
riconoscimenti
Tra i suoi molti premi ricevuti sono, in particolare, da menzionare:
Nel 1996 il Golden Plate Award dell’American Academy of Achievement;
Nel 1999 il Premio Newcomb Cleveland;
Nel 2000 il Premio Jacob Heskel Gabbay per le Biotecnologie e la Medicina;
Nel 2001 il Biotechnology Heritage Award con Francis Collins, della Biotechnology Industry Organization (BIO) e della Chemical Heritage Foundation;
Nel 2008 il Premio Kistler della Fondazione per il futuro per la ricerca sul genoma
Nel 2011 il Premio Dickson per la Medicina;
Nel 2020 il Premio Edogawa NICHE 2020 per il suo contributo alla ricerca e allo sviluppo relativi al genoma umano.
Bibliografia essenziale:
- Fraser G.M. et al. (1995) “The minimal gene complement of Mycoplasma genitalium” Science 270 (5235) : 397- 403
- Fleischmann R. D., et al., (1995) “Whole-genome random sequencing and assembly of Haemophilus influenzae “ Science 269, 496
- Venter J.C et al. (2001) “The Sequence of the Human Genome“ Science 291 (5507) : 1304 -1351
- Fadrosh D. et al (2008) “The Sorcerer II Global Ocean Sampling Expedition: metagenomic characterization of viruses within aquatic microbial samples“ Plos One
- Gibson D. G., et al., (2008) “Complete chemical synthesis, assembly, and cloning of a Mycoplasma genitalium genome” Science 319, 1215