L’ingegneria metabolica è il processo di lavoro con i percorsi nelle cellule nella speranza di conferire loro qualità specifiche. La pratica consiste tipicamente nel potenziare un processo già eseguito da una cellula. In sostanza, è l’ottimizzazione di una cella per quel particolare scopo. L’ingegneria metabolica è una branca della biologia cellulare. È comunemente usato per produrre medicinali e per modificare le proprietà di alcuni tipi di alimenti e bevande.
La tattica principale dell’ingegneria metabolica è alterare le reti che facilitano la comunicazione all’interno e tra le cellule in modo che comunichino un messaggio specifico. L’ingegneria metabolica inizia con un’analisi di questi percorsi. Consiste nel mappare matematicamente la struttura delle cellule e nel trovare tutti gli elementi potenzialmente utili al loro interno. In sostanza, è un modo per sviluppare una comprensione di come funzionano i processi metabolici in modo che possano essere alterati.
Una volta completata l’analisi delle reti cellulari, il passo successivo nel processo di ingegneria metabolica consiste nell’utilizzare i principi della biologia molecolare per modificarle. Ciò si ottiene apportando alterazioni genetiche nella struttura cellulare in modo che funzionino come desiderato. Il processo tende a concentrarsi sulle reti perché l’alterazione solo di questi elementi lascia intatta la maggior parte della cellula, il che le dà una migliore possibilità di sopravvivere finché avrebbe senza intervento.
Alcuni degli elementi specifici che vengono alterati attraverso questo processo includono funzioni regolatorie, enzimi e mezzi di trasporto. Queste cose vengono cambiate tramite adeguamenti ai centri di informazione come l’acido desossiribonucleico (DNA). L’effetto complessivo è quello di deviare processi specifici in modo che cambino il modo in cui funziona la cellula.
La maggior parte del lavoro di ingegneria metabolica ha tradizionalmente coinvolto organismi microbici, che sono minuscole forme di vita. Man mano che la pratica si è sviluppata, altre forme di vita, come animali e piante, sono state utilizzate per il processo. In tutti i casi, elementi di queste forme di vita sono stati coltivati in colture cellulari che forniscono il materiale necessario per la modificazione cellulare.
L’ingegneria metabolica è complessa e multidisciplinare. Si basa su biologia molecolare, ingegneria chimica e biochimica. Questo processo tocca anche l’informatica.
La pratica dell’ingegneria metabolica è spesso utilizzata per modificare le proprietà di vari articoli sul mercato. È comunemente usato nella preparazione di farmaci. Il processo può anche essere parte della produzione di prodotti di consumo come formaggio, birra o vino.