OGM

Con il termine Organismo Geneticamente Modificato si intendono soltanto gli organismi in cui parte del genoma sia stato modificato tramite le moderne tecniche di ingegneria genetica.

Con il termine generico di ingegneria genetica (più propriamente tecnologie del DNA ricombinante) si fa riferimento ad un insieme molto eterogeneo di tecniche che permettono di isolare geni, clonarli, introdurli e esprimerli in un ospite eterologo (differente dall'ospite originale). Queste tecniche permettono di conferire caratteristiche nuove alle cellule riceventi. Le cellule così prodotte sono chiamate ricombinanti. L'ingegneria genetica permette anche di alterare la sequenza del gene originale e di produrne uno più adatto a rispondere ad esigenze specifiche, come avviene ad esempio per quanto riguarda gli OGM.

Gli OGM vengono spesso indicati come organismi transgenici: i due termini non sono sinonimi in quanto il termine transgenesi si riferisce all'inserimento, nel genoma di un dato organismo, di geni provenienti da un organismo di specie diversa. Sono invece definiti OGM anche quegli organismi che risultano da modificazioni che non prevedono l'inserimento di alcun gene (es. sono OGM anche gli organismi dal cui genoma sono stati tolti dei geni), così come gli organismi in cui il materiale genetico inserito proviene da un organismo "donatore" della stessa specie. In questo secondo caso alcuni studiosi parlano di organismi cisgenici.

Perché un organismo transgenico?

Tecniche di biologia molecolare La tecnica usata per la produzione di OGM può variare a seconda delle cellule utilizzate; le fasi salienti sono quattro, anche se in alcuni casi possono essere limitate a due: Isolamento del gene che si vuole trasferire, separandolo dal restante DNA mediante un enzima di restrizione; Inserimento del gene isolato in un vettore molecolare (plasmide batterico o virus) o direttamente nelle cellule vegetali, batteriche o animali di nostro interesse (in questo caso non c’è bisogno di ulteriori manipolazioni, basta mettere le cellule in coltura); Replicazione del batterio in modo da ottenere l’amplificazione del gene da trasferire;  Trasferimento del plasmide, che veicola il gene nella cellula germinale di un’altra specie, ottenendo così un nuovo individuo con la capacità desiderate.

I° FASE Quando si crea un OGM i frammenti di DNA da inserire vengono estratti dal DNA di origine utilizzando enzimi di restrizione che tagliano il gene di interesse ai suoi estremi funzionando come vere e proprie forbici molecolari

Il primo passo di tali tecniche di manipolazione dei geni è stato certamente la scoperta degli enzimi di restrizione, . Gli enzimi di restrizione appartengono alla categoria delle endonucleasi che, prodotti da numerosi batteri, possono tagliare le molecole di DNA estraneo in un punto particolare, proteggendo così la cellula batterica in quanto tagliano - e quindi distruggono - il DNA dei virus invasori. La cellula batterica si protegge dall’attacco da parte dei propri enzimi di restrizione modificando le basi del suo DNA durante la replicazione. Il taglio del DNA può avvenire all’interno del filamento senza la necessità di trovare un’estremità libera cui ancorarsi. Le endonucleasi frammentano il genoma in maniera precisa e riproducibile.

L'isolamento si effettua tramite gli  enzimi di restrizione i quali sono complessi proteici scoperti in alcuni ceppi batterici e capaci di tagliare il DNA in corrispondenza di specifiche sequenze di basi, diverse per ciascun enzima, permettendo cos� di frammentare il genoma in maniera precisa e riproducibile. I tagli possono avvenire all�interno della catena, per opera delle endonucleasi, o alle estremit�, per opera delle esonucleasi. L�utilizzo di questi enzimi ha permesso di isolare singoli frammenti di DNA. I ricercatori hanno individuato e usano diversi enzimi di restrizione, ognuno dei quali taglia entrambi i filamenti della doppia elica in corrispondenza di una specifica sequenza di coppie di basi. I tagli sono spesso sfalsati in modo che si formino frammenti provvisti di estremit� a filamento singolo, dette estremit� appiccicose o coesive. Poich� il taglio viene effettuato sempre in corrispondenza della stessa sequenza di basi per qualsiasi molecola di DNA, indipendentemente dalla sua provenienza (batterica, virale, eucariote), tutti i frammenti hanno estremit� coesive complementari, che si uniscono spontaneamente.  

II° fase l gene di interesse, grazie all’enzima LIGASI, che funge da vera e propria colla chimica, viene inserito su un filamento di DNA circolare di origine batterica chiamato plasmide

Plasmidi plasmidi sono piccoli filamenti circolari di DNA superavvolto a doppia elica, presenti nel citoplasma e distinguibili dal cromosoma batterico per le loro dimensioni ridotte. Il materiale genetico che li contraddistingue permette all'organismo ospite di svolgere varie funzioni non essenziali. I plasmidi sono capaci di spostarsi tra le cellule (anche non uguali, ma filogeneticamente affini) influendo sulla variabilità genetica.

Tra le caratteristiche funzionali che i plasmidi sono in grado di conferire, figurano: la produzione o la resistenza agli antibiotici, ai metalli pesanti e ai raggi UV; l'utilizzo di fonti di carbonio insolite o la fissazione di azoto inorganico nel suolo; la produzione di proteine in grado di uccidere gli altri batteri (batteriocine); la virulenza (plasmide T di Agrobacterium tumefaciens).

La maggior parte dei plasmidi presenta dimensioni decisamente ridotte (meno di 10kb), ma è solitamente presente in un elevato numero di copie (15-20) per cellula. Tali plasmidi sono in grado di riprodursi attraverso una origine di replicazione autonoma.

III° fase Il plasmide modificato viene inserito in un battere che acquisirà il gene d’interesse diventando così un OGM

Non in tutte le cellule trattate si inserisce il gene estraneo • Solo una cellula su 10.000 diventa OGM • Per riconoscere le cellule trasformate devo inserire un gene marcatore (resistenza ad antibiotico o erbicida, fluorescenza, enzimi metabolici)

Alcuni esempi di Organismi Geneticamente Modificati: Flavr Savr , un pomodoro modificato per rallentare il processo di decomposizione, messo in vendita in USA nel 1994. E.coli, un batterio modificato in grado di produrre insulina umana, poi purificata e utilizzata da persone diabetiche. Mais Bt, un mais modificato in grado di produrre le tossine necessarie a combattere gli insetti dannosi più comuni.

La Legislazione Europea regola: l’emissione deliberata di ogm nell’ambiente la commercializzazione di alimenti e mangimi prodotti o derivati da OGM l’etichettatura e la tracciabilità degli OGM A seguito della sentenza del Consiglio di Stato che autorizza la coltivazione di mais bt, modificato geneticamente, avremo in primavera la prima semina di OGM in Italia.(FEB 2010)

L’ingegneria genetica ha raggiunto livelli sino a pochi anni fa inimmaginabili portando ad applicazioni importanti non solo in agricoltura ma anche in settori quali la medicina e la farmacologia. Le reazioni a tutto ciò sono state contrastanti: mentre le applicazioni di tipo biomedico e farmacologico non hanno dato origine a perplessità e opposizioni, nel campo agroalimentare la produzione di piante da cui derivare alimenti transgenici ha sollevato un acceso dibattito sotto molti aspetti.

Aspetti economici: • I maggiori produttori di OGM nel mondo sono USA, Argentina, Canada e Cina; • Le principali colture OGM nel mondo sono soia, mais, cotone e colza; • La ricerca in campo OGM è principalmente condotta da multinazionali; • Le sementi OGM e le tecniche utilizzate per ottenerle vengono brevettate diventando fonte di reddito per l’autore della scoperta

Alcuni quesiti da valutare: • gli OGM rispondono o meno ad obiettivi di sviluppo sostenibile per l’agricoltura (competitività, sostenibilità ambientale, sviluppo rurale, coesistenza,ecc)? • Qual è il confronto dei costi di produzione tra l’agricoltura convenzionale e quella transgenica? • Con l’adozione di colture transgeniche, potrebbe aumentare il reddito dell’agricoltore? • Quali sono i possibili rischi di mercato legati alla produzione di colture transgeniche?

Aspetti ambientali Le principali obiezioni in campo ambientale agli OGM riguardano il rischio di inquinamento genetico di coltivazioni tradizionali e piante selvatiche sessualmente compatibili. • gli OGM diminuiscono la biodiversità (intesa come varietà di forme viventi)? • Le piante GM possono esercitare effetti negativi su organismi nontarget (impollinatori, predatori e altri)? (Ad esempio, il mais che produce una tossina per combattere il parassita piramide rischia di avvelenare anche la farfalla monarca?)

• È possibile che l’utilizzo su larga scala di piante OGM favorisca lo sviluppo di caratteristiche di resistenza ai pesticidi (nei parassiti) e tolleranza agli erbicidi (nelle erbacce)? • Vi è la possibilità che la pianta GM diventi infestante e/o invasiva? • Esistono degli effetti diretti sugli organismi non target del suolo e della rizosfera (lombrichi, nematodi, protozoi, batteri e funghi)?

aspetti relativi alla salute umana • Prima di essere immesso su mercato un OGM deve subire delle analisi chimiche e biologiche che valutano la possibile allergenicità e tossicità. La valutazione della potenziale allergenicità è richiesta anche se la proteina rappresenta meno dello 0,4% dell’alimento • Gli allergeni sono composti che provocano una risposta da parte del sistema immunitario dei soggetti sensibili, scatenando così l’allergia. Molti alimenti ne sono ricchi, come le fragole, le mele, il riso, il kiwi, le arachidi o i crostacei.

• Alcuni OGM in commercio, oltre al gene di interesse, contengono come marcatore un gene che conferisce la resistenza a un antibiotico. Vi sono timori che questa caratteristica si possa trasmettere ai batteri della flora intestinale umana.

Aspetti etici Le problematiche sull’ingegneria genetica suscitano domande a cui spesso non si riesce a trovare risposte. Le soluzioni alle problematiche dipendono infatti dai valori che gli si attribuisce. Alcuni ritengono fondamentali i valori riguardanti il benessere della natura, altri ritengono più importanti i valori della dignità e del benessere umano sia morale che economico.