Organismi Geneticamente Modificati Ercole Luca Esposito Ivan Gallana Marco Classe 3°A

Che Cos’è un OGM ? È un essere vivente, diverso da un essere umano, che possiede un patrimonio genetico modificato, tramite tecniche di ingegneria genetica che consentono l'aggiunta, l'eliminazione o la modifica di elementi genici.

Storia Il primo OGM fu ottenuto nel 1973 da Stanley Cohen e Herbert Boyer. Nel 1974 Rudolf Jaenish riuscì a inserire un gene esterno all'interno di embrioni di topo; gli animali portavano quel gene in tutti i loro tessuti biologici. I topi non solo avevano integrato il DNA esterno, ma erano in grado di tramandare questo carattere alla progenie.

Come si ottiene un OGM? Per creare un ogm, in generale ci si serve delle tecniche di ingegneria genetica, che permettono di unire all'interno del patrimonio genetico di un unico organismo frammenti di DNA provenienti da organismi differenti. Il DNA così ottenuto è definito spesso DNA ricombinante. Il taglio di questi frammenti dal genoma originale è portato a termine con enzimi di restrizione, mentre l'unione tra diversi frammenti è resa possibile da un'altro enzima, come la DNA ligasi. Per introdurre nuovi pezzi di DNA negli organismi "ospiti" si usano sistemi biologici chiamati "vettori". Sono considerati vettori sia piccole molecole circolari di DNA, i plasmidi, sia, in minor misura, alcune strutture derivate da virus, in grado di contenere quantità maggiori di materiale genetico.

Come si scelgono i Geni ? Per modificare un organismo è necessario innanzitutto trovare un gene che abbia la funzione desiderata: nella maggior parte dei casi questi geni si trovano in altri organismi, ma come si fa a individuare questi geni? La tecnica più usata è quella detta dei “knock out”: cioè vengono creati dei ceppi di un organismo senza un gene, e osservando le differenze si determina la funzione di quel gene.

I tre tipi di OGM Possiamo differenziare gli OGM in base alle metodologie con cui inseriamo il DNA nell’organismo ospite: Batteri Piante Animali

I Batteri Le varie tecniche con cui si può integrare il genoma di un batterio sono: La trasformazione batterica, che è un processo naturale, attraverso il quale alcuni procarioti (detti competenti) sono in grado di ricevere del DNA esterno. Questo fenomeno fu scoperto nel 1928 da Frederick Griffith. La biologia molecolare si è servita dei batteri naturalmente competenti per comprendere a fondo il problema. Oggi sono state sviluppate alcune tecniche, in grado di rendere competenti anche batteri che non lo sono naturalmente. La coniugazione batterica, in cui il DNA è trasferito da un batterio all'altro attraverso un pilum (un tubo citoplasmatico che può collegare per breve tempo i due batteri). Un plasmide può essere così trasferito da un organismo all'altro. La trasduzione è infine l'inserimento di materiale genetico nel batterio attraverso un batteriofago.

Le Piante Per quanto riguarda le piante: La principale tecnica di modificazione genetica di piante è legata a un batterio, Agrobacterium tumefaciens, che può infettare piante trasferendo un plasmide che è in grado di integrarsi nel genoma dell'ospite, e causare una crescita paragonabile a quella tumorale presente negli animali. A partire dal 1983 è stato possibile sviluppare versioni del plasmide "disarmate", ovvero senza i geni che davano origine alla malattia, in cui erano invece presenti geni che si volevano infiltrare nell’organismo, permettendo così di produrre le prime piante transgeniche, oggi molto utilizzate per fini di ricerca o agricoli. Un altro processo largamente utilizzato per produrre piante OGM è il metodo biolistico (anche detto gene gun, particle gun), che permette di "sparare" microproiettili ricoperti di DNA all'interno delle cellule vegetali.

Gli Animali Gli animali possono essere geneticamente modificati attraverso le infezioni da parte di virus appositamente creati per introdurre nell’organismo le differenze desiderate. Bisogna però considerare che per ottenere una linea stabile di animali transgenici occorre che la modifica sia a carico della linea germinale: cioè si operi nelle cellule riproduttive. Va considerato anche che la modificazione genetica, avviene solo se il virus penetra nella cellula bersaglio (senza risposta del sistema immunitario) ed il suo genoma si integra nel nucleo di essa. Esistono diverse tecniche di transgenesi animale per fare quanto detto sopra, per quanto il problema generale di questi approcci sia la bassa efficienza ed il numero elevato di animali da utilizzare. Quando invece si desidera effettuare un cambiamento in un singolo individuo, si opera a carico della linea somatica: questa è, in poche parole, la gene therapy

Applicazioni degli OGM Esistono vari campi in cui vengo utilizzati gli OGM. Questi sono : Alimentazione Alimentazione umana. Alimentazione animale. I miglioramenti della qualità nutrizionali di alcuni alimenti. Agricoltura Miglioramento delle pratiche agronomiche. Evitare perdite di resa del terreno. Possono essere introdotti anche nel terreno, evitando così l'utilizzo di pesticidi o di altre sostanze chimiche sulle piante. Industria e ricerca Miglioramento delle qualità industriali delle materie prime. Ottimizzazione delle tecniche della ricerca genetica. Salute La biomedicina, con la produzione di sostanze medicinali come l'insulina, il vaccino contro l'epatite B o il vaccino contro la rabbia. La terapia genica, che ha l'obiettivo di guarire malattie genetiche o alleviarne la sintomatologia nei portatori. Gli alimenti funzionali che hanno l'obiettivo di rispondere a specifiche caratteristiche nutrizionali e/o farmacologiche di particolari categorie di consumatori/pazienti. La maggior parte di questi OGM sono ancora in fase sperimentale.