Definizione

L’ingegneria genetica o modifica genetica è un campo della genetica che altera il DNA di un organismo cambiando o sostituendo geni specifici. Utilizzata nei settori agricolo, industriale, chimico, farmaceutico e medico, l’ingegneria genetica può essere applicata alla produzione di lieviti da birra, terapie contro il cancro, colture e bestiame geneticamente modificati, tra innumerevoli altre opzioni. L’unico criterio è che il prodotto modificato è – o era – un organismo vivente che contiene DNA.

Esempi di ingegneria genetica

In questo articolo gli esempi di ingegneria genetica sono elencati per settore, dove ogni settore applica modifiche del DNA con un obiettivo diverso. Dato che il genoma umano contiene tra i 20.000 e i 25.000 geni e che questi geni possono estendersi da poche centinaia di paia di basi a più di 2 milioni, la portata dell’ingegneria genetica è enorme. Tuttavia, ci sono molte questioni etiche che riguardano fino a che punto questo tipo di ricerca dovrebbe andare e quali applicazioni sono accettabili.

Industria chimica

L’industria chimica usa l’ingegneria genetica quando produce microorganismi vivi modificati per la produzione chimica. Non è possibile ingegnerizzare geneticamente un prodotto chimico o un materiale come un acido o una barra di acciaio – non contengono DNA; tuttavia, i batteri che producono acido, per esempio, possono essere modificati geneticamente.

I composti chimici naturali sono essenziali per l’esistenza della vita. Questi sono stati imitati nel corso degli anni da copie fatte dall’uomo (sintetiche). Un esempio di ingegneria genetica nell’industria chimica di oggi è un enzima chiamato proteasi. L’ingegneria delle proteasi è il fondamento della modifica genetica nella produzione di detersivi per il bucato.

Le proteasi sono enzimi che si trovano in ogni organismo vivente; la loro funzione è quella di catalizzare (accelerare) la scomposizione dei legami esteri e peptidici che si trovano in molti tipi di macchie di bucato. I geni della proteasi danno alle cellule le istruzioni di fabbricazione per la produzione di proteasi all’interno della cellula (sintesi proteica). Manipolando questi geni, possiamo cambiare la forma finale della proteasi e alcune delle sue caratteristiche.

I detergenti precedenti non avevano accesso alla tecnologia di ingegneria genetica, ma anche allora i ricercatori erano in grado di modificare le proteasi selezionando e producendo i ceppi migliori. Con l’ingegneria genetica, questi enzimi possono essere ulteriormente migliorati per ottenere bianchi ancora più bianchi. Una volta decodificato il gene per la produzione di proteasi, è stato possibile estrarlo e modificarlo. Sono state fatte molte modifiche che migliorano i risultati di rimozione delle macchie in vari livelli di pH e temperatura dell’acqua, per esempio.

Altri esempi di ingegneria genetica nell’industria chimica includono una gestione delle acque reflue meno dannosa per l’ambiente. Si tratta di modificare i geni dei molti tipi di batteri che digeriscono i rifiuti senza lasciare sottoprodotti altrettanto dannosi. Un altro esempio è la produzione di plastica biodegradabile usando ceppi di cianobatteri geneticamente modificati.

Produzione di colture

Esempi di ingegneria genetica relativi alla produzione di colture sono spesso usati per dirci perché non comprarle o mangiarle; tuttavia, una popolazione crescente senza il tempo, lo spazio o spesso le conoscenze per produrre colture a casa significa che dobbiamo usare i nostri terreni agricoli in modo più efficiente. Allo stesso tempo, è importante non ridurre gli habitat naturali nel mondo. Le colture geneticamente modificate (GM) sono una risposta sotto forma di una maggiore resa delle colture su un terreno più piccolo. La modifica genetica di una coltura si concentra sull’aumento della resistenza alle malattie, sull’aumento del contenuto di fibre e nutrienti, o sull’aumento della resa – preferibilmente una combinazione di tutti e tre. Se possiamo ottenere tutti i minerali e le vitamine di cui abbiamo bisogno da un super pomodoro che cresce molto velocemente senza bisogno di pesticidi o fertilizzanti, e che crescerà anche in condizioni di siccità, allora l’argomento delle colture geneticamente modificate appare improvvisamente molto attraente.

Molti commenti pubblici negativi hanno reso le colture geneticamente modificate impopolari; molte colture GM – anche quando sono coltivate legalmente – non riescono a trovare un mercato abbastanza grande. Questo significa che gli agricoltori raramente vogliono correre il rischio finanziario di coltivarli.

Non ci sono prove scientifiche che una coltura GM sia pericolosa da mangiare rispetto a una coltura non GM, ma l’ingegneria genetica è abbastanza nuova e non possiamo dire con certezza se gli effetti a lungo termine siano dannosi per gli esseri umani o gli animali che li mangiano (che poi potremmo mangiare nei nostri hamburger). L’unica coltura GM coltivata legalmente nell’Unione Europea (UE) è il mais MON 810. La produzione di questo mais nell’UE potrebbe anche essere vietata in futuro. La legge federale negli Stati Uniti è severa riguardo ai test GM, ma la produzione, la vendita e il consumo di colture GM sono legali.

Il bestiame

Gli esempi di ingegneria genetica nell’allevamento dovrebbero sempre menzionare una restrizione della Food and Drug Administration che è stata recentemente revocata. L’importazione, la vendita e l’allevamento di uova di salmone GM erano vietati negli Stati Uniti, anche se questo non era dovuto al timore che mangiare questi pesci potesse essere pericoloso per la nostra salute – il divieto era dovuto alle leggi sull’etichettatura. Questo divieto è stato ora revocato.

Nel salmone AquaAdvantage, gli scienziati hanno combinato i geni del salmone Chinook e del piuttosto brutto pout oceanico (sotto) per produrre un salmone a crescita continua (il salmone di solito cresce stagionalmente) che usa e richiede meno calorie delle alternative selvatiche o di allevamento. L’azienda ha passato vent’anni a testare questa nuova fonte di cibo; gli argomenti contro l’uso del salmone GM sono di solito basati sul fatto che venti anni non sono molto lunghi nella durata media della vita umana.

Mentre il manzo geneticamente modificato è difficile da trovare, è ancora possibile che il vostro brasato abbia mangiato un tempo mangime GM. Potrebbe anche essere stato iniettato – quando era vivo – con l’ormone ricombinante della crescita bovina geneticamente modificato (rBGH). Questo ormone viene iniettato anche nelle mucche da latte. È stato riportato che il latte delle mucche trattate con rBGH contiene livelli più alti di IGF-1, un ormone che sembra aumentare il rischio di cancro al seno, alla prostata, al colon e ai polmoni negli esseri umani. Questo è solo uno dei motivi per cui i prodotti GM sono così controversi. Ma gli studi hanno anche dimostrato che l’uso di mangimi GM aumenta i livelli di salute negli animali e spesso significa che gli agricoltori non hanno bisogno di iniettare antibiotici e ormoni nel loro bestiame – poiché queste sostanze chimiche possono passare nel flusso sanguigno delle persone che mangiano il bestiame o bevono il loro latte, questo può essere un risultato doppiamente positivo. La giuria è ancora fuori.

Il pollo GM non è disponibile nel vostro supermercato locale (ancora) ma i polli nutriti con mangimi GM sono spesso etichettati come tali. Quindi sono i residui digeriti di diverse colture geneticamente modificate e non un uccello geneticamente modificato che sta arrostendo nel forno.

Le uova di pollo geneticamente modificate sono studiate come futura fonte di composti chimici naturali. I polli femmina possono essere geneticamente modificati per produrre uova che contengono quantità maggiori di certe proteine. Queste proteine sono comunemente usate nei processi di produzione dei farmaci. I prezzi futuri dei farmaci potrebbero essere molto più accessibili grazie alla tecnologia di modifica genetica.

Terapia del cancro

Gli esempi di ingegneria genetica nella terapia del cancro stanno già iniziando a mostrare risultati molto positivi. Anche qui fa la sua comparsa l’uovo di gallina. In questo campo dell’ingegneria genetica vengono modificati i geni batterici che producono particolari proteine. Queste proteine – potreste aver sentito parlare della proteina Cas9, molto studiata – formano anticorpi che aiutano a distruggere i virus. Questo tipo di proteina supporta anche un meccanismo che allerta la risposta immunitaria negli esseri umani. Poiché questa risposta è spesso soppressa dalle cellule tumorali, Cas9 potrebbe essere in grado di aiutare il corpo a riconoscere e poi combattere il cancro. Cas9 è già in fase di studio e sperimentazione per disturbi genetici come l’anemia falciforme e la fibrosi cistica.

Malattia ereditaria

Malattie e disturbi ereditari potrebbero diventare una cosa del passato grazie all’ingegneria genetica – c’è solo un problema, l’uso etico di embrioni umani per scopi di ricerca.

L’ingegneria genetica embriologica è legale in alcuni paesi e questi paesi sono oggetto di molte critiche. Ma quando He Jiankui ha modificato i geni di embrioni gemelli e poi li ha fatti impiantare in una femmina che ha dato alla luce questi bambini geneticamente modificati, il mondo è impazzito e Jiankui è stato successivamente incarcerato. Non solo non si conoscono gli effetti a lungo termine dell’ingegneria genetica, ma qualsiasi cambiamento potrebbe passare alle generazioni successive o continuare a cambiare senza il controllo naturale che è l’evoluzione. Per le persone che credono che la vita inizi al momento del concepimento o considerano un embrione una persona viva e cosciente, ci sono ancora più argomenti etici.

A molti genitori che si sottopongono al processo di fecondazione in vitro (IVF) viene offerta l’opzione della diagnosi genetica pre-impianto (PGD). Questa controlla il DNA dell’ovulo fecondato prima che venga inserito nell’utero. Lo scopo è quello di individuare possibili mutazioni genetiche. I genitori sono autorizzati a scartare gli ovuli “difettosi”. Molti credono che questo sia molto sbagliato in quanto non ci si è accordati su ciò che è considerato una mutazione indesiderata. Un difetto genetico che causa un aborto sarebbe accettabile, forse. Ma che dire del sesso, della malattia mentale ereditaria, del colore degli occhi? Negli ultimi anni, diverse cliniche di fertilità in India sono state chiamate per aver promesso alle coppie una prole maschile, per esempio. Questo non è un esempio di ingegneria genetica, ma molti gruppi temono che certe scelte fisiologiche possano farsi strada nell’ingegneria genetica senza essere controllate. Oggi, la modificazione genetica negli esseri umani segue praticamente gli stessi argomenti etici dell’aborto.

Pro e contro dell’ingegneria genetica

I pro e i contro dell’ingegneria genetica non sono affatto chiari. Nel campo della modificazione genetica umana, le nostre convinzioni personali influenzano il modo in cui questa tecnologia si svilupperà e andrà avanti. Nei paesi in cui la legge afferma che la vita umana inizia alla 24esima settimana, è più probabile che l’ingegneria genetica degli embrioni non portati a termine sia accettata. Questa questione etica fa parte di quello che è conosciuto come l’argomento della personalità fetale ed è la ragione principale per cui l’ingegneria genetica negli esseri umani sta incontrando così tanta resistenza.

In un contesto agricolo, le paure del pubblico riguardano gli effetti a lungo termine del consumo di alimenti GM. Queste paure impediscono agli agricoltori di produrre colture modificate perché potrebbero non essere in grado di venderle e, in molti paesi, è illegale coltivarle. Le questioni personali sono spesso opinioni; i veri pro e contro riguardano i risultati della ricerca scientifica a lungo termine. Purtroppo, l’editing del genoma è una nuova tecnologia e non abbiamo dati che coprano più di qualche anno – certamente niente che copra la vita di una o più generazioni.

Pro

I pro dell’ingegneria genetica dovrebbero iniziare con il fatto che questo argomento ci ha permesso di imparare molto di più sui nostri geni e sui geni di altri organismi. È grazie all’ingegneria genetica che stiamo imparando come funziona l’intera gamma di organismi contenenti DNA, dai batteri agli esseri umani.

L’ingegneria genetica ci ha dato conoscenze nuove e inaspettate che ci dicono come si sviluppano certe malattie. Il campo ha anche fornito terapie mirate che possono curare o almeno alleviare queste malattie. Non solo l’azione dei farmaci, ma anche la loro produzione più economica – come nel caso delle uova di gallina GM – può essere resa più efficiente grazie a questa tecnologia.

La combinazione di una popolazione globale in crescita e la necessità di mantenere un rapporto molto instabile di terreni agricoli e habitat naturali ha portato allo sviluppo di colture geneticamente modificate. Queste colture sono progettate per avere una resa maggiore, usare meno nutrienti per crescere, e richiedere meno superficie o meno prodotti chimici (erbicidi e pesticidi). Gli scienziati possono anche migliorare il gusto, i valori nutrizionali, i colori e le forme.

Batteri geneticamente modificati aiutano a produrre biocarburanti da colture geneticamente modificate. I biocombustibili riducono gli effetti dell’inquinamento da combustibili fossili. I cianobatteri ci aiutano a produrre plastiche biodegradabili e altri microrganismi GM scompongono i nostri rifiuti. La modificazione genetica è fortemente legata alla nostra ecologia e al nostro futuro.

E usiamo meno risorse della terra quando il nostro bestiame cresce più rapidamente. Quando il bestiame da carne cresce fino alla taglia massima in un anno invece di due o tre, questo significa due anni di riduzione dell’impronta di carbonio di ogni animale. Quando i geni dei bovini vengono modificati per combattere le malattie, il nostro latte e la nostra carne hanno meno residui di antibiotici e ormoni. L’ingegneria genetica significa meno pressione per trasformare importanti ecosistemi naturali che stanno scomparendo in fabbriche per la produzione di cibo.

Cons

I contro si basano principalmente sulla mancanza di studi a lungo termine sugli effetti dell’ingegneria genetica, sia su un organismo che sugli organismi che lo mangiano. Forse anche su quelli che ci vivono accanto. Come per tutte le tecnologie nuove ma potenzialmente dannose, non abbiamo abbastanza dati.

Un altro fattore è che, anche se abbiamo decodificato il genoma umano, non sappiamo tutto quello che ci serve su ogni funzione del corpo umano. Per esempio, il microbioma intestinale è un argomento caldo abbastanza recente. Gli scienziati ora accettano che i batteri nell’intestino influenzino direttamente il cervello – cosa che raramente accadeva dieci anni fa. Ma esattamente come i neurotrasmettitori del cervello interagiscono con le sostanze chimiche nel tratto digestivo è ancora un mistero. Esempi come questo significano che molte persone sostengono che non dovremmo cercare di riparare qualcosa se non sappiamo esattamente come funziona, sapere quali saranno gli effetti a lungo termine, o sapere se è effettivamente rotto in primo luogo.

Ci sono altri ostacoli, naturalmente. Prima di sapere se l’ingegneria genetica può tranquillamente eliminare per sempre un disturbo fatale, dobbiamo capire se è giusto cambiare il DNA degli embrioni, lasciarli crescere e nascere, e poi ricercare le loro vite dalla nascita alla vecchiaia (e forse anche i loro figli e nipoti) in modo da poter garantire che la nuova cura sia sicura.

Bibliografia