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OGM

Come creare un OGM: 3 strategie per studenti in crisi.

Usi attuali e potenziali degli OGM.

Creare un OGM, o organismo geneticamente modificato, non è proprio una proprio una passeggiata. Se stai leggendo queste righe, perché speri di ottenere un criceto a raggi laser, devo deluderti: la scienza non ha ancora raggiunto un livello di complessità così avanzato.

In questo articolo, scoprirai cosa fanno gli scienziati nei laboratori biologici di tutto il mondo: la manipolazione genetica di organismi viventi.

Ma prima, ecco perché un OGM viene creato.

Il termine Organismi Geneticamente Modificati viene spesso utilizzato in modo riduttivo dai mass media per indicare solo piante geneticamente modificate. In realtà, la grande famiglia degli OGM è ben più nutrita. Ma perché dovremmo modificare geneticamente una pianta? Quali conseguenze avrebbe? E come potremmo farlo?

Gli Organismi Geneticamente Modificati hanno subito una modifica nel loro DNA. Ma questo, cosa significa? Il DNA è una macromolecola che contiene il progetto delle cellule, una serie di geni che contengono le istruzioni per produrre delle proteine (e non solo). Le proteine, anch’esse macromolecole, non contengono informazione come il DNA, ma svolgono vere e proprie funzioni. La cellula sopravvive grazie alle proteine, che essa stessa costruisce basandosi sul proprio DNA. È di estrema importanza notare che, sebbene l’informazione contenuta nel DNA di specie differenti sia diverso, questo sia scritto con lo stesso alfabeto.

Il DNA di un organismo può essere quindi modificato inserendo frasi (geni) di altre specie, per permettere alle cellule di produrre una proteina di interesse. Questa proteina conferirà all’organismo – che ora chiameremo geneticamente modificato – una caratteristica nuova: dalla resistenza a parassiti, alla produzione di vaccini e così via.

La tecnologia dell’ingegneria genetica, in pratica, la modifica del DNA solleva molte domande sulle possibili conseguenze sull’ambiente, sull’economia, sulla salute umana e anche una serie di questioni etiche.

Bisogna però ricordare come da sempre l’uomo abbia modificato il DNA di animali e piante incrociando organismi di specie diverse. Inoltre, nel caso delle piante, le sementi venivano talvolta bombardate con raggi X per causare modifiche casuali del DNA e, solo in seguito, le piante venivano selezionate in base alle loro caratteristiche (Nakagawa, 2009).

Le moderne conoscenze di ingegneria genetica ci permettono, invece, di operare in modo infinitamente più preciso: conoscendo il testo (sequenza) del DNA e andando a modificarne addirittura singole lettere (basi). In pratica, è possibile evitare di andare a caso nella speranza di ottenere un risultato, per muoversi invece verso un obiettivo ben preciso.

Ma quali sono questi obiettivi? Quali sono i possibili utilizzi degli OGM?

Innumerevoli. Da cose più semplici come la creazione della prima rosa blu (Phys, 2005) a mais ricco di vitamine per trattarne le carenze in paesi poveri (Proceedings of the National Academy of Sciences, 2009), per produrre medicinali (Quarterly Journal of Medicin, 2004) o addirittura per trattare patologie quali il diabete con una flora intestinale geneticamente modificata (Diabets, 2015). Questi sono solo alcuni dei vari e potenziali utilizzi degli Organismi Geneticamente Modificati su cui la ricerca scientifica si sta focalizzando.

Come vengono utilizzati gli OGM oggi?

Soia, mais, cotone e colza sono le principali quattro piante geneticamente modificate coltivate nei grandi paesi agricoli: USA, Brasile, Argentina, Canada, India, Cina e Sudafrica. Le prime coltivazioni risalgono al 1994 e, ogni anno, le superfici, coltivate con esse, sono aumentate mediamente di 10 punti percentuali. Queste piante geneticamente modificate vengono poi utilizzate sia per produrre indumenti che alimenti. Ma se da una parte il cibo geneticamente modificato è stato dichiarato privo di rischi per la salute da vari organi di controllo nazionali e internazionali, per molti cittadini la sigla OGM è tuttora sinonimo di cibo da evitare, perché rischioso per la salute o perché imposto al mercato dagli interessi delle multinazionali (Cape, 2013) (British Medical Association, 2004).

Questa paura, insensata, deve essere dissipata ad opera mia e tua: studenti e neolaureati in biotecnologie.

Ok, mi sono dilungato un po’ troppo. Come avrai capito, gli OGM sono un argomento che mi sta molto a cuore.

Sia chiaro, leggere e memorizzare questo post non ti consentirà di passare in automatico i tuoi esami. Un obbiettivo del genere, puoi raggiungerlo solamente con un po’ di studio sui libri (fidati, ci sono passato anche io). Prendilo come un promemoria, per aiutarti a ricordare le principali tecnologie utilizzate per la creazione di organismi transgenici.

Pronto? Cominciamo.

Come creare un OGM: 3 strategie che – se non sai – non passi l’esame.

Strategia #1: infezione con Agrobacterium tumefaciens.
FIG3-BAC

L’Agrobacterium tumefaciens è un batterio del terreno in grado di infettare le piante attraverso la trasmissione di un gene. Il batterio, quindi, trasferisce del DNA all’interno delle cellule vegetali della pianta infettata modificandone il patrimonio genetico (proprio come nella figura qui sopra). In natura, il DNA che A. Tumefaciens inserisce nelle cellule della pianta induce la formazione di tumori.

Quindi, per utilizzare questo batterio come vettore per sequenze di DNA di nostro interesse, si sostituiscono i geni tumorali con i geni di interesse .

Tutto ciò viene svolto al livello di singole cellule in piastre petri (in cui le cellule possono crescere). Quindi si selezionano le cellule che hanno effettivamente incorporato il gene, e che, crescendo, diventeranno ciò che chiamiamo comunemente OGM.

Strategia #2: elettroporazione.
Organismi geneticamente modificati - Elettroporazione

Cellule sottoposte a scariche elettriche possono acquisire molecole di DNA dall’ambiente circostante.

Il termine elettroporazione indica la formazione di pori attraverso scariche elettriche. In particolare, l’elettroporazione funziona sulla membrana cellulare, un doppio strato di grassi che avvolge tutte le cellule. Le cellule vegetali hanno però un ulteriore strato protettivo più esterno rispetto alla membrana: la parete cellulare. Dato che la parete cellulare non può essere elettroporata, questo metodo viene applicato a cellule vegetali prive di parete, chiamate protoplasti (The plant cell, 1992).

In sostanza, il DNA di interesse viene introdotto nelle cellule attraverso questi pori. I protoplasti vengono quindi coltivati in piastre Petri dove rigenerano la propria parete e possono quindi svilupparsi in piante complete.

Strategia #3: Gene Gun.
Organismi geneticamente modificati - Particle gun

Questo metodo utilizza delle vere e proprie pistole per sparare il gene di interesse all’interno di cellule vegetali (Physiologia Plantorum, 1990). Queste cellule trasformate (con DNA alterato) daranno vita a piante OGM.

Il DNA, come ti ho già detto, è una macromolecola complessa, per lo più, carica negativamente. La tecnica, chiamata “microparticle bombardment“, sfrutta la capacità del DNA di interagire con le particelle di un metallo pesante (ad esempio oro o platino) caricate positivamente. Si utilizza, quindi, una vera e propria pistola, chiamata “gene gun”, per sparare all’interno delle cellule di interesse queste particelle di metallo che portano con loro il DNA. Questo DNA, se tutto andrà bene, potrà integrarsi con il genoma naturale delle cellule trattate.

Concludendo, spero con questo articolo di aver portato luce su cosa siano gli OGM e su come vengano prodotte piante geneticamente modificate. Ho voluto sottolineare come gli OGM siano applicabili in moltissimi settori, abbiano innumerevoli utilizzi, potenzialmente benefici, e come sia nel contempo necessario che la ricerca prosegua per scongiurare eventuali danni alla salute o all’ambiente.

Un’ ultima curiosità! Attualmente sono in corso degli studi riguardanti tecniche di terapia genica per modificare il genoma delle cellule di persone malate.

Il fine ultimo è quello di curare malattie genetiche.

Queste persone sarebbero, in ultima analisi, degli OGM. Ma, in fin dei conti, ognuno di noi è un OGM, in quanto siamo in grado di subire, e accumuliamo, mutazioni e modifiche al nostro DNA durante la nostra vita (Nature Reviews Genetics, 2014) (Terapia genica, 2010) (Neurotherapeutics, 2014).

Bibliografia
  • (Nakagawa, 2009) Induced mutations in plant breeding and biological researches in Japan. [Consultato il 23 febbraio 2015]
  • (Phys, 2005) Plant gene replacement results in the world’s only blue rose. [Consultato il 23 febbraio 2015]
  • (Proceedings of the National Academy of Sciences, 2009) Transgenic multivitamin corn through biofortification of endosperm with three vitamins representing three distinct metabolic pathway. [Consultato il 23 febbraio 2015]
  • (Quarterly Journal of Medicine, 2004) Bipharmaceuticals derived from genetically modified plants. [Consultato il 23 febbraio 2015]
  • (Diabetes, 2015) Engineered commensal bacteria reporgram intestinal cells into glucose-responsive insulin-secreting cells for the treatment of diabetes. [Consultato il 23 febbraio 2015]
  • (Cape, 2013) Statement on Genetically Modified Organisms in the Environment and the Marketplace. [Consultato il 24 febbraio 2015]
  • (British Medical Association, 2004) Genetically modified foods and health: a second interim statement. [Consultato il 24 febbraio 2015]
  •  (Microbiology and Molecular Biology Reviews, 2003) Agrobacterium-Mediated Plant Transformation: the Biology behind the “Gene-Jokeying”. [Consultato il 24 febbraio 2015]
  • (The Plant Cell, 1992) Transgenic Maize Plants by Tissue Electroporation. [Consultato il 24 febbraio 2015]
  • (Physiologia Plantarum, 1990) Biolistic plant transformation [Consultato il 24 febbraio 2015]
  • (Terapia Genica, 2010) [Consultato il 24 febbraio 2015]
  • (Neurotherapeutics, 2014) Gene Therapy for the Nervous System: Challenges and New Strategies. [Consultato il 24 febbraio 2015]
  • (Nature Reviews Genetics, 2014) Clinical trial suggests triple gene therapy is safe. [Consultato il 24 febbraio 2015]
  • (Regulatory Toxicology and Pharmacology, 2000) Safety and Advantages of Bacillus thuringiensis-Protected Plants to Control Insect Pests. [Consultato il 24 febbraio 2015]
  • (PotatoGENE, 2015) Agrobacterium tumefaciens mediated gene transfert.  [Consultato il 24 febbraio 2015]

 

Articolo a cura di Azzurra Limonta e Gabriele Girelli. Revisionato da Mirko Zago.


About the Author : Gabriele Girelli

Biotecnologo. Perfezionista ma comprensivo. Eclettico Divulgatore. Idealista ambizioso.

6 Comments
  1. achille ghidoni 03/03/2015 at 16:05 - Reply

    In questo bell’articolo non si cita che la legge italiana, voluta da A.Pecoraro Scanio nel 2001, tutt’ora in vigore (unica al mondo) non consente la Ricerca su Ogm in campo aperto, ovvero non consente la ricerca su Ogm, almeno con le piante. Sarebbe anche il caso di segnalare una estesa disinformazione tra i consumatori, in materia, complice anche la TV di Stato. Infine non sarebbe male stigmatizzare la pubblicità negativa nei confronti degli Ogm da parte, ad esempio di Orogel. Infine la non possibilità in alcune Regioni italiane, di seminare Ogm in contrasto con le norme varate dall’U.E., andrebbe bollata. Se poi qualcuno potesse dimostrare che gli Ogm sono nocivi alla salute, si faccia avanti, ma con dei dati scientificamente convincenti.

  2. Andrea Mascheroni 03/03/2015 at 21:38 - Reply

    Achille ti ringrazio per il commento. Questo è un articolo a scopo introduttivo e non ha l’obiettivo di essere un manuale esauriente. Nell’arco delle prossime settimane pubblicheremo tanti altri articoli che andranno ad approfondire diversi argomenti sul tema OGM, tra i quali alcuni di quelli da te citati.

    Per quanto riguarda le leggi, il 2015 ha visto una nuova legge emanata dell’UE. Questa nuova normativa permette agli stati membri di legiferare liberamente in materia. Approfondiremo anche questa tematica.

    Non pensavo di trattare l’argomento “gli OGM sono sani” semplicemente perchè 10 anni di studi scientifici hanno ampliamente dimostrato che non ci siano problemi alcuni per la salute. Dal punto di vista degli scienziati (ovviamente non schierati per aziende, ma indipendenti) il dibattito è chiuso. Mi hai fatto giustamente notare come sia meglio ricordarlo al pubblico, lo faremo.

    Infine vorrei evidenziare che in realtà non ha senso dire pro-OGM o contro-OGM. Tra bianco e nero ci sono diverse sfumature di grigio. Se per assurdo inventassero una mela esprimente il gene per una malattia non potrei essere favorevole a quel tipo di OGM. Sfido chiunque ad esserlo. È necessario valutare caso per caso prima di poter decidere e parlare.

  3. […] Spulciando tra i siti internet e digitando le parole OGM e biodiversità si trovano lunghe liste di articoli che dichiarano gli Organismi Geneticamente Modificati responsabili della perdita di biodiversità nel mondo. Ma esattamente cosa intendiamo per biodiversità e cosa sono gli OGM? […]

  4. […] radici delle piante prevengono il rischio idrogeologico in due modi: uno meccanico, impedendo l’erosione […]

  5. […] gene therapy che utilizza come bersaglio la principale causa della malattia sembra un ottimo punto di partenza. […]

  6. annina 11/04/2017 at 12:42 - Reply

    bella pagina, mi è servita a molto per la mia relazione sulle tecniche di produzione di OGM. È scritto molto bene, sono riassunte solo le informazioni importanti in modo molto chiaro.
    Molto bella

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