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Con un progetto di ingegnerizzazione di un batterio capace di produrre etanolo (un biocarburante) a partire dal siero del latte, derivante dalla produzione dei prodotti caseari, l'Università di Pavia  partecipa a iGEM 2009 (International Genetically Engineered Machine), la student competition sulla biologia  sintetica organizzata dal MIT di Boston (www.igem.org), che lo scorso anno ha premiato Pavia con la medaglia d’argento.
Il concorso, alla sua sesta edizione, è rivolto a studenti e ricercatori di tutte le università del mondo.  Nell'ultimo fine settimana di ottobre ogni gruppo dovrà presentare a Boston un progetto originale di Biologia Sintetica, la nuova scienza che si occupa di ridisegnare il materiale genetico di organismi già presenti in natura, affinché svolgano nuove funzioni prestabilite dall’uomo.
Due sole sono le Università italiane che hanno aderito al concorso (Pavia per la seconda volta e Bologna alla terza edizione) e che discuteranno il loro progetto nei giorni 31 ottobre e 2 novembre presso il MIT’s Stata Center insieme ad altre 111 Università, come la Johns Hopkins, Harvard, MIT, Imperial College, Cambridge, Heidelberg e Berkeley (http://2009.igem.org/Team:UNIPV-Pavia/Team_Locations).

A Pavia l'iniziativa ha preso avvio all'interno del corso di Laurea in Bioingegneria per opera del prof. Paolo Magni. “Sono venuto a conoscenza di questa competizione tra le migliori Università del mondo nell'ambito della Biologia Sintetica  - spiega il prof. Magni - e ho pensato di promuoverla all'interno del nostro Ateneo visto il grande interesse che tale iniziativa stava suscitando nel mondo e viste le competenze che stavamo dando ai nostri studenti in particolare nel corso di Bioingegneria. La Prof.ssa Cusella, con la quale già collaboravamo all’interno del Dottorato di Bioingegneria e Bioinformatica e del Centro di Ingegneria Tissutale, ha accettato con entusiasmo di partecipare all'iniziativa e ha messo a disposizione i laboratori e fondi per svolgere le attività. L'operazione non è facile e alla portata di tutti gli Atenei in quanto bisogna combinare team con competenze differenti che vanno dalla modellistica matematica alla biologia molecolare. L’Università di Pavia è particolarmente idonea per questo tipo di iniziative grazie alla contemporanea presenza al suo interno delle diverse competenze.”.

Superata la prima selezione, basata sui curricula, sulle infrastrutture e sui finanziamenti disponibili, il Laboratorio di Informatica Biomedica dell’Università di Pavia ha così aderito in collaborazione con il Centro di Ingegneria Tissutale al concorso bandito dal MIT di Boston. Nel mese di maggio ogni gruppo di lavoro ha ricevuto un kit di materiale biologico (BioBrick) con il quale ha realizzato il progetto durante i mesi estivi presso la propria università. I lavori presentati saranno valutati da una commissione di esperti che assegnerà le medaglie, le menzioni speciali e nominerà un vincitore assoluto fra le varie squadre partecipanti.
“Quest'anno, dopo il successo della precedente edizione – continua il prof. Paolo Magni - volevamo organizzare un reclutamento di un team multidisciplinare su più vasta scala diffondendo così maggiormente l'iniziativa all'interno dell'Ateneo. La risposta da parte degli studenti è stata entusiastica. Così nei primissimi giorni del mese di Marzo 2009, dopo diversi contatti via mail, abbiamo effettuato decine di colloqui per selezionare gli studenti più motivati della Facoltà di Ingegneria e di Scienze e dar loro la possibilità di partecipare ad un'esperienza indimenticabile.”

Il gruppo di ricerca - Il gruppo è composto dai professori Paolo Magni (Laboratorio di Informatica Biomedica, Dipartimento di Informatica e Sistemistica) e Maria Gabriella Cusella (Laboratorio di colture cellulari, Centro di Ingegneria Tissutale - CIT), da 11 studenti  - Elisa Del Fabbro, Rita De Molfetta, Matteo Meroso, Andrea Turcato, Giacomo Zambianchi, Susanna Zucca della corso di Laurea in Ingegneria Biomedica e Giulio Chiesa, Letizia Diamente, Manuel Lupotto, Susanna Schiavi, Valerio Vitelli dell'area biologica - e due advisor (Lorenzo Pasotti, studente del dottorato di Bioingegneria e Bioinformatica e Daniela Galli, ricercatrice post-doc del CIT).

Il progetto di Pavia - Il progetto proposto dagli studenti e selezionato per quest'anno riguarda la progettazione e ingegnerizzazione di un batterio capace di produrre etanolo (un biocarburante) a partire dal siero del latte, derivante dalla produzione dei prodotti caseari.
Il siero del latte è uno scarto derivato dalla produzione di formaggi e altri prodotti di caseificio ed è classificato come “rifiuto speciale” a causa della sua elevata domanda chimica e biochimica di ossigeno. Anche se tale scarto può essere valorizzato estraendo da esso diverse sostanze, tra cui le siero-proteine, alla fine del trattamento il liquido residuo rimane ancora un rifiuto speciale a causa del suo alto contenuto di lattosio (~4.5%) e in Italia non sono state adottate delle metodologie di valorizzazione di tale zucchero residuo. Una possibile soluzione è quella di unire la capacità di metabolizzare il lattosio, digerendolo in glucosio, tipica di alcuni batteri e funghi, con la capacità di fermentare il glucosio in etanolo ad alta efficienza.
L’etanolo può essere utilizzato, puro o miscelato alla benzina, per la produzione di bio-carburanti.
Si è scelto di ingegnerizzare E. coli al fine di sovraesprimere l’enzima omologo beta-galattosidasi e potenziare la fermentazione alcolica dell’organismo attraverso i geni eterologhi piruvato decarbossilasi (pdc) ed alcool deidrogenasi II (adhB), provenienti dal batterio fermentante Zymomonas mobilis.

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