Schema d'azione degli enzimi di restrizione. http://library.thinkquest.org/C0123260/cloning/images/cloning/cloning%20into%20plasmids/restriction%20enzymes.gif

I primi scienziati che fecero uso di queste tecnologie molecolari, note, fin dagli anni settanta, come metodi di ingegneria genetica o tecnologia del DNA ricombinante, capirono immediatamente che si trattava di una tecnologia rivoluzionaria e potenzialmente pericolosa. Cosa sarebbe potuto accadere se un virus tumorale clonato in laboratorio fosse per qualche motivo sfuggito nell'ambiente naturale? Per questo motivo nel 1974 fu pubblicata su Science, una delle più importanti riviste scientifiche mondiali, una lettera che esortava i biologi molecolari ad interrompere gli esperimenti di clonaggio del DNA. Nel 1975 più di 100 biologi molecolari di tutto il mondo si riunirono ad Asilomar, nei pressi di Monterey, in California, e unanimemente stabilirono delle regole bioetiche al fine di regolamentare la sperimetazione mediante clonaggio del DNA. Da quel momento in tutti i paesi sviluppati sono nati degli organi di controllo che regolamentano questo tipo di ricerca scientifica garantendo un uso privo di rischi di questa tecnologia.
Dagli anni ottanta la biologia molecolare e l'ingegneria genetica hanno determinato una vera e propria rivoluzione in biologia portando ad una mole mai vista prima di informazioni, nuove conoscenze e applicazioni biomediche, farmaceutiche, alimentari, ambientali e agronomiche. L'applicazione di questi nuovi strumenti alla produzione di farmaci e vaccini ha fatto nascere una vera e propria nuova industria, la biotecnologia.
Vediamo allora una serie di applicazioni, più o meno conosciute, della biotecnologia per renderci conto di quanto sia utile all'uomo. Uno degli esempi più noti è sicuramente la produzione di insulina ricombinante. I diabetici hanno bisogno di assumere giornalmente dosi di questa piccola proteina che permette l'assimilazione del glucosio nelle cellule. Prima dell'avvento della biotecnologia si usavano molecole di insulina di origine bovina e suina perché molto simili a quella umana. Per quanto simile a quella umana questa insulina provocava spesso una reazione allergica nei pazienti malati di diabete con rischio di shock anafilattico. La biotecnologia ha risolto questo problema. Infatti il gene dell'insulina è stato clonato e introdotto in un vettore plasmidico cioè una piccola molecola di DNA batterico che si trova normalmente nella cellula dei batteri. Questa molecola di plasmide modificato con all'interno il gene umano dell'insulina viene poi introdotto in un batterio e il batterio produce insulina umana assolutamente identica a quella che produce il nostro organismo e quindi somministrabile nei pazienti diabetici senza correre nessun rischio.

Schema della produzione di insulina ricombinante, (http://www.bio.miami.edu/~cmallery/150/gene/c7.20.4.insulin.jpg).

L'industria biotecnologica ha rivoluzionato la produzione di vaccini. Come sapete, tradizionalmente, i vaccini venivano prodotti usando gli agenti patogeni (virus o batteri) uccisi o attenuati. Questi ultimi venivano introdotti nel paziente da vaccinare mimando un'infezione e stimolando il sistema immunitario a produrre anticorpi. Per quanto efficace, questo metodo ha dei rischi legati alla possibilità che il paziente sviluppi l'infezione anche con l'agente patogeno attenuato. Oggi è possibile identificare nell'agente patogeno la proteina che il nostro organismo riconosce come estranea, isolarne il gene, cioè clonarlo, e produrne una grande quantità per via ricombinate, cioè con lo stesso metodo usato per la produzione di insulina. La proteina del patogeno viene introdotta nel paziente che quindi può sviluppare anticorpi senza correre il rischio di sviluppare l'infezione.
Grazie all'ingegneria genetica sono stati clonati molti geni responsabili di malattie ereditarie (dalla fibrosi cistica alla distrofia muscolare di Duchenne, all'emofilia e molti molti altri). Oggi è possibile effettuare una diagnosi prenatale per molte di queste terribili malattie e gli scienziati sono a lavoro per cercare di curare queste malattie mediante la terapia genica, cioè mediante la sostituzione del gene difettoso con una copia perfettamente funzionante...purtroppo ancora facile a dirsi ma difficile a farsi.
Innumerevoli sono le applicazioni della biotecnologia in campo medico, anzi si può tranquillamente dire che l'intera ricerca biomedica attuale è basata sulle tecnologie dell'ingegneria genetica. Uno dei campi più promettenti riguarda le cellule staminali. Si tratta di cellule pluripotenti indifferenziate che possono dare orgine a diversi tipi cellulari. Terribili malattie come la distrofia, la sclerosi multipla e il morbo di Parkinson potrebbero essere sconfitte grazie all'utilizzo delle cellule staminali.

Schema della produzione e somministrazione di un vaccino ricombinante www.immune.org.nz/.../Making_DNA_vaccine.gif.

L'ingegneria genetica trova centinaia e centinaia di applicazioni anche nella produzione di piante e animali importanti nell'agricoltura e nell'allevamento. Ecco qualche esempio di utili OGM (organismi geneticamente modificati)!
Le piante transgeniche vengono prodotte mediante l'utilizzo di un batterio chiamato Agrobacterium che funziona da vettore del gene da introdurre nella pianta. Il gene estraneo che vogliamo introdurre nella pianta viene prima introdotto nel batterio il quale, a sua volta, infetta la pianta e trasferisce il gene alla pianta.

Schema della produzione di una pianta transgenica. http://www.scq.ubc.ca/wp-content/uploads/2006/08/transgeniccrop.gif.

Quali tipi di geni può essere utile introdurre in una pianta? Sono state prodotte, per esempio, piante transgeniche resistenti agli erbicidi. Il raccolto di piante coltivate può essere ridotto anche del 10 % a causa delle piante infestanti. Gli erbicidi usati per combattere le piante infestanti uccidono anche le stesse piante coltivate. Se queste ultime vengono rese resistenti dall'introduzione di un transgene si può procedere all'estirpazione delle piante infestanti molto più efficacemente, utilizzando meno erbicida e con notevoli risparmi economici ed energetici.

Pianta transgenica che esprime proteine insetticide. http://www.nature.com/nbt/journal/v21/n10/images/nbt1003-1152-F1.gif.

In alcune piante, decimate da alcuni insetti, sono state introdotti i geni che codificano per alcune proteine insetticide. Si tratta di proteine che se ingerite dagli insetti ne causano la morte. In questo modo i raccolti non vengono compromessi dagli insetti fitofagi e, soprattutto, non devono essere usati dannosi insetticidi chimici i cui residui potrebbero contaminare la pianta stessa.
Molte piante sono state rese, in questo modo, resistenti a virus e altri patogeni eliminando l'utilizzo di pesticidi inquinanti e costosi.

Schema della produzione di un animale transgenico. http://www.scq.ubc.ca/wp-content/uploads/2006/08/pharming1.gif.

La produzione di animali transgenici è anch'essa ormai una pratica diffusa in zootecnia. Molti animali da allevamento sono stati resi resistenti a virus grazie all'introduzione di un gene estraneo all'animale capace di proteggerli dal virus stesso. Un'applicazione molto particolare della biotecnologia in zootecnia è quella dell'utilizzo degli animali da allevamento come "bioreattori". Si crea un animale transgenico in cui viene introdotto il gene che codifica per una proteina di importanza farmacologica, cioè una proteina che rappresenta un farmaco indispensabile per l'uomo magari difficile da ottenere in altro modo. Questo è il caso dell'interleuchina 2 una proteina usata per il trattamento dei tumori che viene fatta produrre da alcune pecore transgeniche direttamente nel loro latte. Successivamente la proteina viene purificata dal latte ed è pronta per essere usata nella terapia antitumorale.

Lo avrete capito io sono favorevole all'utilizzo di queste nuove tecnologie...perché possono contribuire a rendere migliore la nostra vita e, al contrario di quello che pensano molti demonizzatori degli OGM, anche quella del nostro pianeta. Voi, miei cari studenti, leggete, studiate e poi maturate la vostra opinione!

Manuela Casasoli (manuela_casasoli@yahoo.it)