Tesi 11 - primaigeni

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APPROFONDIMENTO TESI 11
DIECI ANNI DI GENOMICA ITALIANA
Ovvero: che cosa serve per fare editing?

Una delle eccellenze meno conosciute della ricerca italiana è la genomica delle piante coltivate.
I nostri ricercatori hanno infatti avuto un ruolo di primissimo piano nel sequenziamento dei genomi di vite, pesco, melo, fragola, agrumi, ulivo, pomodoro, patata, carciofo, melanzana, caffè, e più di recente grano tenero e grano duro, l’ingrediente della pasta. Sequenziare il genoma di una pianta vuol dire leggerne l’intero DNA e trovarne tutti i geni, che sono nell’ordine delle decine di migliaia. Questa mappa è la base per identificare quelli utili, responsabili dei caratteri desiderati. Ed è questa la conoscenza indispensabile per accelerare il miglioramento genetico con gli incroci ma soprattutto con il genome editing. Per farne che cosa?

L’Italia è “il paese dove fioriscono i limoni”, come scriveva Goethe, ma soprattutto dove fioriscono gli aranci.
I nostri agrumi sono però pesantemente attaccati da virus, funghi e batteri, potrebbero essere ancora più ricchi di micronutrienti che proteggono la salute, e la loro produzione non è abbastanza stabile. Il problema degli aranci, dei limoni e delle clementine è che è difficilissimo migliorarli geneticamente con l’incrocio, perché sono in realtà ibridi di specie diverse. Così, bisogna aspettare che una mutazione naturale produca casualmente un carattere favorevole in un qualche albero, e sperare di essere così fortunati da accorgercene per farla riprodurre, cosa che negli alberi richiede comunque molti anni.

CON IL GENOME EDITING, INVECE, LA MUTAZIONE FAVOREVOLE LA POSSIAMO FAR PRODURRE NOI ALLA PIANTA.
Il frumento è, insieme al riso, la principale fonte alimentare per l’umanità. Le maggiori proteine del seme di frumento, il prodotto di qualche decina di geni, sono la principale componente del glutine.
Sfortunatamente, circa l’1% della popolazione mondiale non può nutrirsi di frumento perché è geneticamente predisposta alla celiachia, una malattia infiammatoria e autoimmune causata dal glutine.
Sulla base delle conoscenze che abbiamo del genoma del frumento e delle caratteristiche biochimiche delle proteine del glutine, con il genome editing è possibile pianificare l’introduzione di mutazioni specifiche che eliminino le caratteristiche di stimolo della celiachia, senza compromettere le proprietà uniche del glutine per la produzione di pane e pasta, un obiettivo così difficile da raggiungere con le altre tecniche di miglioramento genetico da essere finora considerato praticamente impossibile.

I RICERCATORI ITALIANI HANNO COLLABORATO AL SEQUENZIAMENTO DEL GENOMA DI FRUMENTO TENERO E GUIDANO IL GRUPPO INTERNAZIONALE CHE STA TERMINANDO IL SEQUENZIAMENTO DEL FRUMENTO DURO. HANNO DATO CONTRIBUTI FONDAMENTALI ALLE NOSTRE CONOSCENZE SULLE PROTEINE DEI CEREALI.
Anche se si tratterà di un progetto di lunga durata, abbiamo dunque tutti gli strumenti che ci consentono di utilizzare il genome editing per alleviare il problema della celiachia, e permettere anche alla popolazione predisposta a questa malattia di nutrirsi di pane e pasta.

Il riso è stato inizialmente domesticato e quindi coltivato nella Cina meridionale, ed è adattato a latitudini in cui la lunghezza del giorno non varia molto, quindi solo in queste condizioni inizia lo sviluppo riproduttivo, forma i fiori e infine frutti e semi. Alcune varietà possono però essere coltivate anche a latitudini molto diverse, dove d’inverno la durata del giorno si riduce di molto.
I risi italiani sono un perfetto esempio di questa espansione della coltivazione, perché sono coltivati durante la primavera e l’estate e fioriscono quando le giornate sono molto lunghe. L’adattamento alle nostre latitudini è dovuto a mutazioni che neutralizzano i geni di riso che misurano la lunghezza della notte, e quando questa è troppo corta bloccano la fioritura. In questo caso, i mutanti sono in grado di fiorire anche se le giornate sono ancora lunghe, come da noi nella bella stagione. Le varietà strettamente tropicali non sono in grado invece di fiorire alle nostre latitudini, o lo fanno così tardi che non arrivano a produrre semi. Tuttavia, molte di esse sarebbero utili da noi perché portano caratteri interessanti, come la tolleranza ad alcuni patogeni, l’aroma o un alto contenuto in composti utili dal punto di vista nutrizionale.
Ma per essere coltivate in Europa devono poter fiorire e produrre semi, e hanno quindi bisogno delle stesse mutazioni presenti nei nostri risi tradizionali. Farlo attraverso l’incrocio e la selezione richiede diversi anni e a volte può produrre una varietà molto diversa da quella di partenza.

IL GENOME EDITING CONSENTE INVECE DI OTTENERE UNA NUOVA PIANTA IN TEMPI MOLTO PIÙ BREVI E SOPRATTUTTO INTRODUCENDO SOLO LA MUTAZIONE DESIDERATA.
Ma a chi appartiene il genome editing? Il suo protagonista, il sistema di enzimi chiamato “CRISPR-Cas9” (si legge crispercasnain”) non è nato in una grande azienda, ma in tre università, e se ne contendono la priorità due dei più importanti gruppi di genetisti molecolari di oggi. Da una parte due donne, Jennifer Doudna dell’Università della California a Berkeley, ed Emmanuelle Charpentier, oggi al Max Planck Institute di Berlino. Dall’altra due uomini, Feng Zhang e George Church del Massachussetts Institute of Technology e dell’Università di Harvard.

Oltre alla priorità (e a un probabile premio Nobel), in gioco c’è anche la proprietà intellettuale sul metodo, e quindi il suo sfruttamento commerciale. L’uso di CRISPR-Cas9 è comunque già libero per la ricerca pubblica, anche se domani per applicazioni commerciali si dovranno probabilmente pagare delle royalties, come per qualsiasi altro brevetto. La disputa, comunque, potrebbe diventare presto obsoleta perché nuovi sistemi enzimatici di batteri, sono già stati o saranno verosimilmente scoperti e utilizzati, ed è probabile che altri saranno scoperti nei prossimi anni.
 
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