Tesi 09 - primaigeni

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APPROFONDIMENTO TESI 9
LA RIVINCITA DELLA RICERCA DI BASE
Ovvero: una tecnologia semplice dagli organismi più semplici

Quella che la rivista Science ha giudicato la scoperta più importante del 2015 è nata dallo studio di un fenomeno naturale apparentemente lontano da ogni applicazione: il modo in cui i batteri, gli organismi viventi più semplici del pianeta, si difendono dai virus. I virus sono creature a metà strada fra il vivente e il non vivente, perché per riprodursi hanno bisogno di “dirottare” il normale funzionamento di una cellula ospite, affinché esegua invece le istruzioni del suo DNA. Quando un virus introduce il proprio DNA in alcuni batteri, questi sono capaci di farlo a pezzi e di incorporarne dei frammenti nel proprio genoma. In questo modo, in occasione di un nuovo attacco, la reazione difensiva sarà ancora più pronta.

PROPRIO LA CAPACITÀ DI TAGLIARE MOLECOLE DI DNA DI UNA PROTEINA BATTERICA CHIAMATA “CAS9”, UNITA A UN’ALTRA MOLECOLA DI RNA CHIAMATA “CRISPR”, CAPACE DI GUIDARLA NEL PUNTO ESATTO IN CUI DEVE AVVENIRE IL TAGLIO, È ALLA BASE DEL GENOME EDITING.
Ma perché il sistema CRISPR-Cas9 funziona così bene?
Quando la proteina Cas9 taglia entrambi i filamenti della molecola di DNA, per la cellula è un piccolo trauma, tanto che vengono attivati i meccanismi di riparazione “di emergenza”, per così dire. E il taglio può essere riparato in due modi. Le estremità possono essere semplicemente riconnesse, ma per la “fretta”, in un’alta percentuale dei casi questo avviene con degli errori, piccoli cambiamenti nella sequenza originale che possono modificare o annullare la funzionalità del gene in cui è avvenuto il taglio. Il risultato è una mutazione.
Se invece al momento del taglio si fornisce alla cellula anche una nuova sequenza di basi, questa può venire usata come stampo per la riparazione o come donatore per l’inserzione, modificando così il gene esistente o aggiungendone uno completamente nuovo.
Quando non avvenga una inserzione di geni “estranei”, il risultato è identico a quello di un incrocio o mutagenesi tradizionale, ma con una prevedibilità e una precisione impensabili rispetto alle tecniche tradizionali.

IN PRATICA, CON LE TECNICHE DEL GENE EDITING SI POSSONO MODIFICARE, ELIMINARE, SOSTITUIRE O INSERIRE SPECIFICHE SEQUENZE DI BASI IN PUNTI SPECIFICI DEL GENOMA, UN PO’ COME SI CORREGGE UN TESTO AL COMPUTER. PER QUESTO SI PARLA DI “EDITING”.
Da quando è stato scoperto, questo strumento è stato rapidamente adattato per poter essere utilizzato in qualsiasi organismo vivente, uomo compreso. Anche se ogni tecnica di miglioramento genetico resta indispensabile in moltissimi casi, e si continua infatti a usarle ancora tutte, i vantaggi del genome editing rispetto alle tecniche precedenti sono importanti.

Il primo è la versatilità: consente di effettuare mutazioni mirate, ma anche di conferire tratti genetici presenti in varietà con le quali l’incrocio sarebbe molto complicato.
L’efficienza della modificazione è altissima, e non si rischia quindi di dover aspettare di far crescere moltissime piante solo per scoprire che la modificazione desiderata non è avvenuta. Questo vuol dire che lo sviluppo di una nuova varietà viene fortemente accelerato. Nel tradizionale miglioramento per incroci e selezione, per togliere da una nuova varietà i caratteri indesiderati introdotti con il primo incrocio ne servono molti altri, cosa che può richiedere parecchi anni di lavoro, che possono diventare tantissimi (o troppi) per le specie perenni.

PER PRODURRE UNA VARIETÀ CON IL GENOME EDITING, INVECE, NE BASTA UNO SOLO. ANCHE AGGIUNGENDO I CONTROLLI STANDARD PER VERIFICARNE LE CARATTERISTICHE AGRONOMICHE, IN CINQUE ANNI CIRCA SI PUÒ PORTARE UNA NUOVA VARIETÀ SUL MERCATO: PER UN’AZIENDA SEMENTIERA, QUESTO È UN VANTAGGIO ENORME.
Rispetto alle tecniche precedenti, il genome editing è anche molto più semplice, tanto da essere alla portata di uno studente di dottorato. I reagenti necessari per la sintesi della molecola-guida di RNA sono acquistabili sul mercato al costo di poche centinaia di euro. Complessivamente, a giudizio di alcuni dei ricercatori che l’hanno già sperimentato, rispetto ai metodi precedenti il genome editing riduce dell’ordine di decine di volte la complessità tecnica, il tempo e le risorse necessarie. Non a caso alcuni parlano di “democratizzazione” del miglioramento genetico: come ogni vera innovazione, consente a molte più persone di fare cose che si potevano fare prima con una maggiore difficoltà o a un maggior costo.

Le opportunità sono insomma quelle che il miglioramento genetico ha sempre cercato di cogliere, e che in parte sta già cogliendo con le tecniche più diverse, ma tutto è più semplice.
Nonostante sia nuovissima, questa tecnica ha già avuto molte applicazioni in ogni genere di organismi.
In ambito agronomico, si è già lavorato alla resistenza all’oidio nel grano tenero, al miglioramento della composizione dell’endosperma e alla tolleranza agli erbicidi nel mais, nel riso e nel lino, alla migliore conservazione e alla riduzione del contenuto di acrilamide in seguito a frittura nella patata, alla resistenza a una malattia batterica nel riso, alla composizione in acidi grassi dei semi nella soia… È stata persino ottenuta una varietà di champignon che una volta tagliati non anneriscono.
 
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