di ALBERTO GUIDORZI
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Mi riferisco alla decretata assegnazione del premio Nobel per la chimica alla francese Emmanuelle Charpentier e all’americana Jennifer A. Doudna per il contributo dato alle metodologie del genoma editing ed in particolare al metodo CRISPR Cas 9.
Il genoma o corredo genetico di un individuo muta in continuazione per varie cause naturali e ciò è anche la causa della biodiversità che ci ritroviamo, anche dopo che sono avvenute 5 estinzioni di massa. Dato che le mutazioni naturali avvengono a casaccio sia nel tempo che in un cromosoma e spesso sono peggiorative, l’uomo ha tentato di accelerarne la frequenza con metodi sempre naturali, ma prodotti artificialmente, al fine di avere più probabilità di trovare qualche mutazione utile. Se trovata essa poi doveva essere inserita nel genoma delle piante coltivate e già migliorate per poterla sfruttare. La scoperta che un batterio (B. thumefaciens) aveva la possibilità di inserire materiale genetico esogeno in un organismo, ha aperto la strada per inserire geni nuovi nel materiale vegetale d’interesse. Le modifiche così operate hanno generato delle piante geneticamente modificate, che nella realtà erano “geneticamente migliorate”, ma che l’opinione pubblica, influenzata da una propaganda ben orchestrata non accettò, da qui il rifiuto dei cosiddetti OGM. Si trattava tuttavia di una tecnica molto rudimentale e con altissima percentuale di imprecisione nell’inserimento de gene nuovo nella molecola del DNA di una pianta e di conseguenza bisognevole di molta selezione. Gli studi proseguirono e si scoprirono delle proteine particolari (una di queste è la Cas 9) che riuscivano invece a tagliare la molecola del DNA in un punto stabilito ed in modo preciso. Queste proteine sono chiamate “Nucleasi” e possono dare origine a tre categorie di modifiche genetiche:
SDN 1 (Site directed nuclease 1) volte ad ottenere l’inattivazione di un gene per taglio e riparazione difettosa (eliminazione o inserzione di qualche base, cioè i famosi pioli della molecola elicoidale del DNA).
SDN 2 (Site directed nuclease 2) o “gene editing” che genera la modifica mirata di qualche nucleotide in un determinato gene.
SDN 3 (Site directed nuclease 3) inserzione mirata in un sito predeterminato (landing pad) di DNA esogeno.
Sequenze pratiche per realizzare una SDN2
Mi riferisco alla decretata assegnazione del premio Nobel per la chimica alla francese Emmanuelle Charpentier e all’americana Jennifer A. Doudna per il contributo dato alle metodologie del genoma editing ed in particolare al metodo CRISPR Cas 9.
Il genoma o corredo genetico di un individuo muta in continuazione per varie cause naturali e ciò è anche la causa della biodiversità che ci ritroviamo, anche dopo che sono avvenute 5 estinzioni di massa. Dato che le mutazioni naturali avvengono a casaccio sia nel tempo che in un cromosoma e spesso sono peggiorative, l’uomo ha tentato di accelerarne la frequenza con metodi sempre naturali, ma prodotti artificialmente, al fine di avere più probabilità di trovare qualche mutazione utile. Se trovata essa poi doveva essere inserita nel genoma delle piante coltivate e già migliorate per poterla sfruttare. La scoperta che un batterio (B. thumefaciens) aveva la possibilità di inserire materiale genetico esogeno in un organismo, ha aperto la strada per inserire geni nuovi nel materiale vegetale d’interesse. Le modifiche così operate hanno generato delle piante geneticamente modificate, che nella realtà erano “geneticamente migliorate”, ma che l’opinione pubblica, influenzata da una propaganda ben orchestrata non accettò, da qui il rifiuto dei cosiddetti OGM. Si trattava tuttavia di una tecnica molto rudimentale e con altissima percentuale di imprecisione nell’inserimento de gene nuovo nella molecola del DNA di una pianta e di conseguenza bisognevole di molta selezione. Gli studi proseguirono e si scoprirono delle proteine particolari (una di queste è la Cas 9) che riuscivano invece a tagliare la molecola del DNA in un punto stabilito ed in modo preciso. Queste proteine sono chiamate “Nucleasi” e possono dare origine a tre categorie di modifiche genetiche:
SDN 1 (Site directed nuclease 1) volte ad ottenere l’inattivazione di un gene per taglio e riparazione difettosa (eliminazione o inserzione di qualche base, cioè i famosi pioli della molecola elicoidale del DNA).
SDN 2 (Site directed nuclease 2) o “gene editing” che genera la modifica mirata di qualche nucleotide in un determinato gene.
SDN 3 (Site directed nuclease 3) inserzione mirata in un sito predeterminato (landing pad) di DNA esogeno.
Sequenze pratiche per realizzare una SDN2
L’obiettivo di sperimentazione ha come fine di ottenere una pianta di pomodoro resistente a un virus della famiglia dei potivirus modificando un gene di cui se ne conosce la sequenza. Per riuscire occorre cambiare qualche base in questo gene, ossia effettuare il rimpiazzo di un allele, cioè se l’allele A viene rimpiazzato dall’allele B questo conferirà la resistenza al virus. Le tecniche di modificazione guidata, oggi permettono di fare questa modifica in due tappe: 1- tagliare il gene (allele A) nel punto esatto voluto grazie ad una nucleasi molto specifica. 2 - fare in modo che la riparazione del taglio si esegua copiando la sequenza di DNA che si vuole ottenere (allele B). Per fare ciò si prepara in laboratorio una matrice di riparazione che contiene le modifiche volute. Questa matrice di riparazione va a posizionarsi nella precisa posizione del taglio precedente grazie al suo omologo di sequenza. In altre parole si introduce nella pianta tramite tecnica biolistica (si sparano delle microbiglie d’oro o di tungsteno ricoperte da DNA modificato una “costruzione” che porta dunque sia il gene della nucleasi sia la matrice di riparazione . Al fine di avere una quantità sufficiente di DNA contenente questa costruzione, preliminarmente lo si inserisce nel plasmide di un batterio che ne farà tante copie. Oltre a ciò si inseriscono anche due geni di selezione: un gene di resistenza ad un antibiotico ed un gene di resistenza ad un erbicida al fine di poter selezionare rispettivamente i batteri e poi le piante che avranno integrato la costruzione genica artificiale; infatti, solo questi batteri e queste piante saranno capaci di vivere e svilupparsi in un mezzo contenete l’antibiotico o l’erbicida prescelti. Una volta che la modifica del gene è stata realizzata, la costruzione artificiale è eliminata attraverso incroci classici con una pianta non modificata. Fra i discendenti si selezionano le piante che portano sul gene la modifica ricercata ma che hanno perso tutto il resto della costruzione. Infine si verifica in serra confinata se queste piante sono divenute resistenti al virus.
Come si sarebbe operato con i metodi di genetica classica?
Ammettiamo che la mutazione di resistenza alla virosi sia stata riscontrata essere avvenuta in un dato momento della storia evolutiva del pomodoro su una pianta ancora selvatica, ma capace di fecondarsi con il pomodoro coltivato. Se si procede all’incrocio tra pianta coltivata e pianta selvatica ottengo un ibrido che per il 50% assomiglia alla pianta selvatica e per l’altro 50% alla pianta coltivata. In altri termini è un ibrido di nessun interesse e incoltivabile in quanto è degenerato in molte caratteristiche. Si può risolvere il problema con il reincrocio o back cross. Qui sotto uno schema che descrive il metodo.
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La figura mostra il primo incrocio tra la pianta ricevente coltivata (cilindro giallo nella figura) e la pianta donatrice selvatica (cilindro verde nella figura) del variante (piccola parte marron). Nelle progenie (cilindretto giallo verde) si ottenevano anche piante che erano ancora molto inselvatichite (almeno per il 50%) e non contenevano il variante ed altre che seppure ancora inselvatichite che invece lo contenevano. Evidentemente occorreva selezionare solo queste ultime che poi si incrociavano ancora con la pianta ricevente (pianta coltivata) in modo che alla successiva generazione vi rimanessero piante con il variante ed un 25% di inselvatichimento. Questo lavoro continuava per vari anni fino ripristinare il corredo genetico della pianta coltivata di partenza con in più il gene di resistenza al virus (cilindretto giallo finale con la piccola parte marron). Si fa notare, però, che ad ogni generazione è vero che si dimezza man mano l’inselvatichimento con questa progressione teorica: 50%; 25%; 12,5%; 6,25%; 3,125%; 1,5625%; 0,78125; 0,390625%........ma se in quell’ultimo “zero virgola…” fosse contenuto un gene di selvatico molto penalizzante occorrerebbe continuare l’incrocio di ritorno. Solo che se nel 2050 dovremo aumentare del 70% le produzioni di cibo non è che abbiamo tanto tempo davanti per ripetere questi cicli ormai ovviabili.
Lo stallo legislativo europeo
La direttiva europea che norma questa materia è la 2001/18/CE ed è ormai fatta propria da tutti gli Stati dell’UE. Questa definisce cos’è un OGM e come può essere immessi nell’ambiente. Essa, per la data di emanazione, normava solo le piante OGM di prima generazione ed escludeva come non generanti OGM alcune tecniche in uso da decenni. In particolare diceva cosa si doveva fare per far approvare una semente che avrebbe generato un OGM e la prassi da seguire costava milioni di euro Qui si riporta l’articolo 2 che dice cosa è OGM e l’allegato 1/A della Direttiva dove si citano queste eccezioni.
ARTICOLO 2
Definizioni
Ai fini della presente direttiva si intende per: 1) «organismo», qualsiasi entità biologica capace di riprodursi o di trasferire materiale genetico;2) «organismo geneticamente modificato (OGM)», un organismo, diverso da un essere umano, il cui materiale genetico è stato modificato in modo diverso da quanto avviene in natura con l'accoppiamento e/o la ricombinazione genetica naturale.Ai fini della presente definizione: a) una modificazione genetica è ottenuta almeno mediante l'impiego delle tecniche elencate nell'allegato I A, parte 1; b) le tecniche elencate nell'allegato I A, parte 2 non sono considerate tecniche che hanno per effetto una modificazione genetica.
ALLEGATO I A
TECNICHE DI CUI ALL'ARTICOLO 2, PARAGRAFO 2 PARTE 1
ALLEGATO I A
TECNICHE DI CUI ALL'ARTICOLO 2, PARAGRAFO 2 PARTE 1
Le tecniche di modificazione genetica di cui all'articolo 2, paragrafo 2, lettera a), comprendono tra l'altro:1) tecniche di ricombinazione dell'acido nucleico che comportano la formazione di nuove combinazioni di materiale genetico mediante inserimento in un virus, un plasmide batterico o qualsiasi altro vettore, di molecole di acido nucleico prodotte con qualsiasi mezzo all'esterno di un organismo, nonché la loro incorporazione in un organismo ospite nel quale non compaiono per natura, ma nel quale possono replicarsi in maniera continua;2) tecniche che comportano l'introduzione diretta in un organismo di materiale ereditabile preparato al suo esterno, tra cui la microiniezione, la macroiniezione e il microincapsulamento; 3) fusione cellulare (inclusa la fusione di protoplasti) o tecniche di ibridazione per la costruzione di cellule vive, che presentano nuove combinazioni di materiale genetico ereditabile, mediante la fusione di due o più cellule, utilizzando metodi non naturali.
Come si può notare i nuovi metodi biotecnologici di cui si è parlato sopra, cioè l’uso delle nucleasi, non se ne fa cenno in quanto al tempo erano sconosciuti. Alla loro comparsa si pose il problema di come collocarle, ma l’UE ignorò il problema e quindi gruppi anti-OGM investirono della diatriba la Corte di Giustizia dell’UE, la quale sentenziò che anche le eccezioni contenute nell’allegato 1/A della Direttiva creavano OGM; escluse solo quelle applicate prima del 2001 e che avevano dato origine a piante le cui derrate erano state consumate da tempo come cibo. In altri termini tutto ciò che era stato creato dopo il 2001 per mutazione indotta doveva essere sottoposta ai controlli ed alle prove costosissime di cui sopra. Se quindi si definivano creanti OGM le mutazioni indotte, seppure identiche alle naturali, a maggior ragione lo erano i prodotti con i metodi che usavano le nucleasi. Evidentemente finché si operava in laboratorio tutto era permesso, ma queste piante una volta costituite non potevano essere provate in campo perché disseminavano i tratti genetici modificati senza avere ricevuto un’autorizzazione in quanto OGM. A tutto ciò si aggiunse l’intervento autonomo di vari Stati europei che ne proibirono la coltivazione sul proprio territorio. Per contro fuori dall’UE molte nazione non sono state così fiscali, nel senso che se una pianta GM veniva approvata se ne liberalizzava la coltivazione. A questo punto però sono subentrati gli accordi in sede di Organizzazione Mondiale del Commercio che non permetteva restrizioni al libero commercio e quindi si verificò la situazione paradossale che moltissimi agricoltori europei non potevano coltivare piante GM, ma la derrata di queste piante se prodotta in altre nazioni poteva essere importata e data da mangiare ai cittadini europei e al suo bestiame. Vi è da dire ancora che se gli OGM di prima generazione erano rivelabili, le SDN1 E SDN2 non sono rivelabili e quindi se non vi è ammissione di chi le ha usate, nessuno riesce a svelare se dice la verità o mente.
Come si può notare i nuovi metodi biotecnologici di cui si è parlato sopra, cioè l’uso delle nucleasi, non se ne fa cenno in quanto al tempo erano sconosciuti. Alla loro comparsa si pose il problema di come collocarle, ma l’UE ignorò il problema e quindi gruppi anti-OGM investirono della diatriba la Corte di Giustizia dell’UE, la quale sentenziò che anche le eccezioni contenute nell’allegato 1/A della Direttiva creavano OGM; escluse solo quelle applicate prima del 2001 e che avevano dato origine a piante le cui derrate erano state consumate da tempo come cibo. In altri termini tutto ciò che era stato creato dopo il 2001 per mutazione indotta doveva essere sottoposta ai controlli ed alle prove costosissime di cui sopra. Se quindi si definivano creanti OGM le mutazioni indotte, seppure identiche alle naturali, a maggior ragione lo erano i prodotti con i metodi che usavano le nucleasi. Evidentemente finché si operava in laboratorio tutto era permesso, ma queste piante una volta costituite non potevano essere provate in campo perché disseminavano i tratti genetici modificati senza avere ricevuto un’autorizzazione in quanto OGM. A tutto ciò si aggiunse l’intervento autonomo di vari Stati europei che ne proibirono la coltivazione sul proprio territorio. Per contro fuori dall’UE molte nazione non sono state così fiscali, nel senso che se una pianta GM veniva approvata se ne liberalizzava la coltivazione. A questo punto però sono subentrati gli accordi in sede di Organizzazione Mondiale del Commercio che non permetteva restrizioni al libero commercio e quindi si verificò la situazione paradossale che moltissimi agricoltori europei non potevano coltivare piante GM, ma la derrata di queste piante se prodotta in altre nazioni poteva essere importata e data da mangiare ai cittadini europei e al suo bestiame. Vi è da dire ancora che se gli OGM di prima generazione erano rivelabili, le SDN1 E SDN2 non sono rivelabili e quindi se non vi è ammissione di chi le ha usate, nessuno riesce a svelare se dice la verità o mente.
In conclusione la ricerca europea sulle nuove biotecnologie è ferma e nessuna realizzazione è portata avanti, mentre in altre nazioni del pianeta la ricerca e le realizzazioni sull’editing genetico hanno il vento in poppa in quanto la legislazione è da sempre più permissiva, inoltre avendo sancito che SDN1 e SDN2 non danno luogo alla creazione di OGM non sono obbligate ad essere testate con conseguente esborso di milioni di euro, contrariamente a quanto capiterebbe in Europa se venisse accettata la sentenza della Corte di Giustizia UE.
Agronomo. Diplomato all'Istituto Tecnico Agrario di
Remedello (BS) e laureato in Scienze Agrarie presso l'UCSC Piacenza. Ha
lavorato per tre anni per la nota azienda sementiera francese Florimond Desprez
come aiuto miglioratore genetico di specie agrarie interessanti l'Italia.
Successivamente ne è diventato il rappresentante esclusivo per Italia; incarico
che ha svolto per 40 anni accumulando così conoscenze sia dell'agricoltura
francese che italiana.
sempre interessante, Alberto
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