Il primo virus artificiale al mondo è stato sintetizzato alla fine del 2003 da un gruppo di ricerca guidato da Craig Venter, responsabile anche del primo sequenziamento del genoma umano. Il virus era un batteriofago Phi-X174 (mangiatore di batteri) il cui genoma ha 5,000 coppie di basi, o nucleotidi. In confronto, il genoma umano ha circa 3 miliardi di coppie di basi.
Anche il virus della polio, con 7,500 coppie di basi, è stato sintetizzato da zero. Sintetizzare il virus Phi-X174 è stato un compito rapido: con la tecnologia contemporanea, ci sono volute solo due settimane. La sintesi di altri virii ha richiesto mesi.
Il processo inizia con la sintesi di oligonucleotidi, che sono piccole lunghezze di nucleotidi (DNA o RNA) con circa venti o meno coppie di basi ciascuna. Poiché i biologi sintetizzano oligonucleotidi già da anni, esistono macchine per la sintesi del DNA in grado di produrli automaticamente. La progettazione degli oligonucleotidi per il virus Phi-X174 ha richiesto solo otto ore, seguite da un processo di sintesi di quattro giorni.
Il passo successivo è la purificazione degli oligonucleotidi mediante elettroforesi su gel. Gli oligo purificati vengono quindi etichettati con sostanze chimiche speciali e assemblati in sequenza, uno per uno, in un processo chiamato PCA (assembly del ciclo della polimerasi). Dopo 35-70 cicli, è stato sintetizzato un cromosoma completo costituito da oligo artificiali. Utilizzando la PCR (reazione a catena della polimerasi), vengono quindi create molte copie del cromosoma originale, le migliori delle quali vengono selezionate utilizzando un altro ciclo di purificazione del gel. Queste catene nucleotidiche vengono poi circolarizzate dalle loro forme cromosomiche lineari, diventando infettive.
I cromosomi infettivi (virii) vengono quindi trapiantati su una piastra di agar contenente batteri per il consumo. Nel giro di un giorno, si possono già trovare resti rivelatori dell’attività virale e dell’autoreplicazione, dimostrando che la sintesi è stata un successo.
La sintesi di virus artificiali è stata discussa per applicazioni come la riduzione dell’inquinamento e il filtraggio avanzato. I microbi specializzati possono essere creati per consumare quasi tutto. D’altra parte, c’è sempre il rischio che una parte malintenzionata utilizzi questa tecnologia per creare un virus progettato per un’elevata virulenza o letalità contro gli host umani.