Quando la biologia divenne una big science

Tra i primi a lanciare l’idea del Progetto Genoma Umano (PGU) c’è, nel 1986, Renato Dulbecco, premio Nobel 1975 per aver dimostrato che alcuni virus possono provocare il cancro. L’italiano è da anni in forza al Salk Institute for Biological Studies di la Jolla, in California. Proprio per segnare una svolta nella storia della lotta ai tumori, sostiene Renato Dulbecco in un articolo sulla rivista Science, Turning Point in Cancer Research, Sequencing the Human Genome, se vogliamo battere il cancro e avere successo contro molte altre malattie occorre sequenziare il genoma umano. Vale a dire mettere insieme nel giusto ordine gli oltre 3 miliardi di basi nucleotidiche che formano il DNA di Homo sapiens. L’impresa prevede una preliminare costruzione della mappa fisica del nostro genoma.

L’idea è da qualche tempo nell’aria, per la verità. Già nel 1984, per esempio, Dulbecco aveva partecipato a un congresso con la presenza di 20 premi Nobel sul sequenziamento del DNA umano, reso possibile dallo sviluppo della tecnologia necessaria. L’anno dopo, poi, Robert Sinsheimer organizza un workshop a Santa Cruz, presso la University of California per discutere più in dettaglio il progetto di sequenziamento. La proposta lascia indifferente, però, il National Institutes of Health (NIH), l’Agenzia federale degli Stati Uniti che finanzia la ricerca in campo biomedico. Passano alcuni mesi e, nel marzo 1986, Charles DeLisi e David Smith organizzano un nuovo workshop, a Santa Cruz, sempre in California, per rilanciare l’idea. La partecipazione di David Smith è essenziale, perché lui fa parte dell’Office of Health and Environmental Research (OHER) del Department of Energy degli Stati Uniti. E segna, dunque, l’ingresso nella vicenda del governo di Washington. Negli stessi mesi Renato Dulbecco ne parla su Science, la rivista dell’American Association for the Advancement of Science, la più grande associazione di scienziati al Mondo.

Renato Dulbecco riceve il premio Nobel nel 1975

È la svolta. Il progetto comincia ad assumere una forma, anche internazionale. Già nel 1987, per esempio, in Italia il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) lancia il Progetto Genoma Umano e ne affida la direzione a Renato Dulbecco. Nel 1988, poi l’Office of Technology Assessment (OTA), l’ufficio studi del Congresso degli Stati Uniti, e il National Research Council (NRC) rendono pubblici due diversi rapporti che entrano nel merito: spiegano come il sequenziamento del genoma umano si può fare, in quanto tempo e con quali soldi. Nel 1989 nasce HUGO, la Human Genome Organization, l’organizzazione internazionale, comprendente 50 paesi, che dovrà realizzare questo primo esempio di big science in ambito biologico. Già, perché i soldi da investire sono tanti, almeno 3 miliardi di dollari, l’organizzazione estesa e i tempi lunghi. Già, perché è vero che la tecnologia consente di “leggere” il DNA, umano e non, ma con una velocità che non supera qualche migliaio di basi al giorno. Il che significa che un singolo laboratorio impiegherebbe 3.000 anni a sequenziare il DNA. Se si uniscono 100 laboratori, il tempo si riduce a 30 anni. Con qualche miglioramento tecnologico e qualche laboratorio in più, l’obiettivo può essere raggiunto nell’arco di 15 anni.

Tralasciamo tutto ciò che avviene negli anni ’90 e portiamoci al 26 giugno dell’anno 2000, quando in un inedito annuncio alla Casa Bianca, il presidente degli Stati Uniti, Bill Clinton, con a fianco due scienziati, Craig Venter, presidente di un’impresa privata, la Celera Genomics, e Francis Collins, presidente del pubblico National Human Genome Research Institute, con il Primo Ministro inglese, Tony Blair, in collegamento video, annuncia che l’obiettivo è stato centrato: il genoma umano è stato interamente centrato, in maniera indipendente, da due diversi gruppi di ricerca.

«Oggi stiamo apprendendo il linguaggio con cui Dio ha creato il mondo», dichiara trionfante Bill Clinton.

In realtà, a venti anni di distanza da quell’annuncio, sappiamo che molte sono ancora le cose da capire nel micromondo biologico. L’idea che col sequenziamento del DNA avremmo imboccato la strada giusta per battere il cancro e una miriade di altre malattie era alquanto ingenua. Quello del DNA è un universo complesso, che interagisce incessantemente con l’universo dell’RNA, delle proteine, delle cellule, del mondo esterno. Ma, al netto di tutto ciò, è indubbio che quella Progetto Genoma Umano è una storia di successo.

Come è potuta avvenire? Le ragioni principali sono tre: una naturale spinta interna alla comunità biologica; una spinta politica, che risale al manifesto di Vannevar Bush del 1945 e alla “dichiarazione di guerra al cancro” di Richard Nixon del 1970; una spinta dell’economia privata, che nelle biotecnologie ha individuato uno dei nuovi poli di crescita.

 

La spinta interna

Lo sviluppo della biologia molecolare ha molte analogie con quello della fisica nucleare e delle alte energie. La necessità di scendere sempre più in profondità alla ricerca delle componenti elementari e la messa a punto di tecnologie sempre più raffinate hanno reso necessaria la creazione di nuovi laboratori con centinaia, a volte migliaia di ricercatori, a carattere internazionale e con investimenti enormi. Lo studio del DNA ha, in maniera naturale – per spinta interna, appunto –, sentito il bisogno di organizzarsi con un modello definito di big science. E, in effetti, a centrare l’obiettivo del sequenziamento del genoma umano sono stati gruppi organizzati costituiti da migliaia di ricercatori di tutto il mondo, con una più marcata presenza di biologi americani ed europei. Il Progetto Genoma Umano non era un passaggio obbligato, forse. Ma certo era una delle strade principali che, alla fine degli anni ’80 del secolo scorso, si potevano imboccare. Anche per motivi che vedremo tra poco.

 

La spinta politica

Non si può comprendere l’idea e la realizzazione del PGU senza tener conto della politica degli Stati Uniti. In particolare della politica economica che dal 1945, con la consegna da parte di Vannevar Bush, già consigliere scientifico di Franklin D. Roosevelt, al presidente Harry Truman, del rapporto Science, the Endless Frontier: l’atto inaugurale della nuova politica non solo scientifica e tecnologica, ma economica appunto della potenza uscita vincitrice dalla Seconda guerra mondiale. Il rapporto sosteneva che, per affermarsi come potenza egemone anche in campo economico, gli Stati Uniti avrebbero dovuto investire nella ricerca scientifica di base, vero volano dell’innovazione. E che questi investimenti dovevano essere pubblici.

Il modello economico di Vannevar Bush ha inaugurato di fatto e informato di sé quella che oggi viene definita “l’economia della conoscenza”. In una prima fase a fare da traino del sistema di conoscenza che produce innovazione e quindi ricchezza è stato lo spazio. Settore in cui gli Stati Uniti hanno raggiunto un obiettivo al limite dell’incredibile negli anni ’60 del XX secolo: lo sbarco dell’uomo sulla Luna.

Ma, nel 1970, il presidente Richard Nixon dichiarò di fatto esaurita la spinta propulsiva dello spazio e lanciò una nuova sfida: vincere la battaglia contro il cancro. Per l’importanza della sfida in sé e anche per affidare alla biologia il ruolo di nuovo motore dell’economia della conoscenza. E, in effetti, a partire da quell’anno gli investimenti degli USA – ovvero della maggiore potenza economica al mondo – nelle scienze mediche e biologiche iniziano a impennarsi. La leva principale è data dall’improvviso e vistoso sviluppo della biologia molecolare delle biotecnologie. Il primo obiettivo è ridiventare leader dell’innovazione, minacciata da una crescente aggressività del Giappone. La politica voluta da Nixon si sviluppa in maniera tutto sommato coerente. Il 1980 è un anno decisivo, da questo punto di vista.

 

La spinta economica

Il 1980 è l’anno in cui il Patent and Trademark Office (PTO) degli Stati Uniti d’America, dopo nove anni di riflessione, concede il brevetto a protezione della proprietà intellettuale su un batterio geneticamente modificato per fungere da spazzino di rifiuti a base di idrocarburi e biodegradare petrolio, scarichi industriali e inquinanti del terreno.

È l’anno in cui la Corte Suprema degli Stati Uniti, su richiesta della Stanford University, riconosce il diritto di protezione intellettuale sulla tecnica cosiddetta di clonazione del Dna ricombinante messa a punto da Stanley Cohen e Herbert Boyer nel 1973. La tecnica ha un carattere generale, perché rende possibile l’analisi molecolare del Dna non solo di virus e batteri, ma anche di piante e animali. Diventerà uno strumento fondamentale sia nei laboratori scientifici che nei laboratori di sviluppo biotecnologico.

E, ultimo ma certo non ultimo, è l’anno in cui il Congresso degli Stati Uniti promulga il Bayh-Dole Act, una legge che incoraggia anche i centri di ricerca pubblici a brevettare le loro invenzioni per ottenere royalties con cui finanziare ulteriori ricerche.

A questo punto la politica della ricerca di Washington ha eletto definitivamente la biologia a scienza regina della conoscenza di base, ma anche dell’innovazione tecnologica e, quindi, dello sviluppo economico. Spalancando le porte a una nuova forza propulsiva nel sistema di ricerca, quella del mercato. E proprio a partire dal 1980 gli investimenti privati in ricerca e sviluppo (R&S) negli Stati Uniti iniziano a superare quelli pubblici e la maggior parte di questi sono nel settore biomedico.

È alla luce di tutto questo che possiamo individuare la terza spinta che ha favorito la realizzazione del Progetto Genoma Umano. E anche delle conseguenze che ha comportato in quello che il sociologo John Ziman chiama “il modo di lavorare degli scienziati”. Figura centrale in questo sviluppo è Craig Venter, il fondatore della Celera Genomics.

Lui, Venter, è un biologo che lavora nel PGU pubblico. Che sia geniale, lo dimostra il fatto che mette a punto una tecnologia che consente di analizzare non più alcune decine di basi al giorno di DNA, ma alcuni milioni. Il che significa accelerare il sequenziamento. Venter decide, così, di abbandonare il progetto pubblico e di realizzarne uno tutto suo, creando nel 1998 un’azienda, la Celera Genomics, che del sequenziamento del genoma umano intende fare non solo un obiettivo di conoscenza ma anche un business. Venter inventa la “scienza imprenditrice”. La definizione non è scorretta. Perché il biologo chiede di essere riconosciuto, nel medesimo tempo, come scienziato e come imprenditore. Lo fa quando, in pochi mesi, riesce a sequenziare il genoma umano. Anche per motivi politici, il presidente USA, Bill Clinton, gli chiede di rendere pubblico il risultato, cui sta giungendo anche il consorzio pubblico, presieduto da Francis Collins. Venter accetta e, come abbiamo detto, partecipa all’annuncio del 26 giugno 2000. Ma … c’è un ma.

Mandatory Credit: Photo by Ron Sachs/Shutterstock (322950c)
Dr. J. Craig Venter, President and Chief Scientific Officer, Celera Genomics Corporation (left) and Dr. Francis Collins, Director, National Institutes of Health (centre)
Dr. Francis Collins, Director, National Institutes of Health, holding a press conference at the White House on 26 June, 2000.

L’accordo con Collins prevede che i risultati delle due ricerche siano pubblicati su Science nel medesimo giorno. Science è una rivista con peer review, tra le più prestigiose riviste scientifiche al mondo. Lo scienziato Venter può esserne soddisfatto. Ma non l’imprenditore. La rivista, in nome della trasparenza assoluta della scienza, chiede che tutti i risultati vengano conferiti a una banca dati indipendente e accessibile a tutti. L’imprenditore Venter chiede che i dati del “suo” sequenziamento restino nelle “sue” mani. Lui concederà di volta in volta l’accesso parziale a chi ne farà richiesta.

Non è la prassi. La direzione di Science riflette a lungo e poi accetta. Riconoscendo un nuovo diritto in ambito scientifico e di fatto battezzando la “scienza imprenditrice”: la scienza che nel suo farsi risponde anche a leggi di mercato.

La novità è tale che Francis Collins rompe il patto con Science e decide che i risultati del progetto pubblico saranno pubblicati il giorno prima sulla rivista inglese Nature.

Il Progetto Genoma Umano ha dunque ottenuto importanti risultati scientifici ed è certo una pietra miliare nella storia della ricerca biologica. I risultati non sono stati esattamente quelli attesi – sono stati, per esempio, individuati poco più di 20.000 geni rispetto agli attesi 100.000 e più – ma non c’è dubbio che proprio i limiti delle conoscenze ottenute hanno spalancato le finestre sulla complessità del vivente.

È anche vero che nulla più del Progetto Genoma Umano ha reso evidente la nascita di un nuovo modo di fare scienza. La “scienza imprenditrice”, i cui valori non sono più quelli mertoniani – comunitarismo, universalismo, disinteresse, originalità, scetticismo sistematico – secondo cui, come ha spiegato lo storico Paolo Rossi, tutto deve essere comunicato a tutti, ma propone una nuova griglia valoriale in cui la produzione di nuova conoscenza non è necessariamente pubblica e totale, ma può essere in parte segreta e appropriabile.

Ma, proprio come ci spiegano la biologa Marcia Angell e l’economista Mariana Mazzucato, la “scienza imprenditrice” ha forti limiti di creatività. La scienza pubblica e trasparente è ancora di gran lunga il motore principale dell’innovazione.

  • Qui di seguito trovi il video integrale della conferenza stampa del 26 giugno 2000, quando alla Casa Bianca venne annunciata la fine del decennale lavoro di sequenziamento del genoma umano:

  • Per approfondire il tema del rapporto tra ricerca pubblica e privata rimandiamo alla lettura dei libri della biologa Marcia Angell, dell’economista Mariana Mazzucato e del sociologo John Ziman.

 

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Credit: Photo by Ron Sachs/Shutterstock (322950b)

President Bill Clinton announcing the completion of the first survey of the entire Human Genome at the White House in Washington, DC on 26 June, 2000.
Dr. Francis Collins, Director, National Institutes of Health, holding a press conference at the White House on 26 June, 2000.

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