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L'importanza di una sana alimentazione
Come il cibo influenza tutto il nostro essere
L'alimentazione fornisce al nostro corpo l'energia e i "mattoni" indispensabili alla vita e non solo. Come le
moderne ricerche e scoperte della psiconeuroimmunologia hanno dimostrato, vi è un collegamento stretto
tra il cervello e la pancia, garantito sia dalla connessione sistema nervoso autonomo - sistema nervoso
metasimpatico (nervo vago, pelvico e splancnico), descritto nel prossimo paragrafo, sia dalla
contemporanea presenza, nel cervello e nel tratto gastrointestinale, dello stesso gruppo di ormoni
(somatostatina, neurotensina, oppiodi ecc.).
Il sistema nervoso (SN) è uno dei principali sistemi di regolazione dell'organismo, insieme al sistema
endocrino e al sistema immunitario, e ha come compito specifico quello di coordinare e regolare, in
maniera molto fine, tutti gli altri organi.
Classicamente si afferma che il sistema nervoso periferico volontario è legato alla vita di "relazione", in
quanto riceve informazioni dagli organi della sensibilità e invia, volontariamente, le sue informazioni al
sistema muscolo-scheletrico. Al contrario, il sistema vegetativo, regolato dall'ipotalamo, controlla le
funzioni viscerali in maniera indipendente dalla nostra volontà. In realtà, oggi, questa netta separazione è
sempre più messa in discussione da qualificati studiosi, tra i quali, Frank Netter. Gli esperimenti che dagli
anni settanta si svolgono nei laboratori occidentali, tramite lo strumento e la tecnica biofeedback,
dimostrano infatti che è possibile, in una certa misura e dopo un opportuno addestramento, controllare
volontariamente funzioni vegetative.
All'interno delle pareti dell'intestino e dello stomaco è presente una rete nervosa, formata da circa cento
milioni di neuroni, collegata alle fibre nervose provenienti dai due distretti del sistema nervoso autonomo
(simpatico e parasimpatico). Ricerche recenti hanno potuto affermare che questa rete svolge un ruolo in
gran parte indipendente dal sistema nervoso centrale (SNC). Infatti si è visto che, interrompendo le
connessioni col sistema nervoso autonomo (SNA), questa continua a svolgere i propri compiti. Questa rete
neurale enterica è stata così ribattezzata "sistema nervoso metasimpatico" o "sistema nervoso enterico" o
"cervello enterico". Il cervello enterico è in stretto collegamento col sistema endocrino, molto diffuso
all'interno della mucosa gastrointestinale (cellule APUD), e col sistema immunitario, che presenta qui
un'ampia rete linfatica. Il nostro addome si presenta quindi come un importante complesso
neuroendocrinoimmunitario integrato che svolge funzioni con un largo margine di autonomia ma che, al
tempo stesso, subisce pesanti influenze sia dall'esterno (cibo, input visivi ecc.) sia dall'interno (emozioni,
convinzioni, abitudini ecc.).
Mangiare quindi non serve solo a ricostituire le riserve energetiche e strutturali ma serve anche a
influenzare i sistemi di regolazione generale dell'organismo (sistema nervoso, immunitario, endocrino),
DNA incluso, come l'epigenetica ha dimostrato.
Solo questo può fornire un'idea dell'enorme importanza di una buona nutrizione, e quindi di una corretta
educazione alimentare nutrizionale, per la salute psico-fisica.
Nel prossimo capitolo vedremo le implicazioni e le problematiche nutrizionali nella moderna società.
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OGM E SICUREZZA ALIMENTARE
Il capitolo sicurezza alimentare è stato da sempre un grande cavallo di battaglia dell’opposizione agli OGM a livello
internazionale. Sin dallo sbarco sui media degli OGM nell’estate del 1998 ad opera di Putzai fino ai giorni nostri con le
insinuazioni di Ermakova sulla fertilità di ratti nutriti con soia transgenica (http://www.salmone.org/wpcontent/uploads/2007/09/nbt0907-981.pdf) il tema del rischio alimentare è sempre stato molto sbandierato. L’industria
alimentare Europea e soprattutto le grandi catene della distribuzione del cibo hanno approfittato subito di questa paura
inculcata nei consumatori lanciando linee di prodotti OGM-free come se questi contenessero una certificazione di
salubrità per il consumo umano. In realtà si è trattato solo di una brillante scelta commerciale confezionata da grafici
pubblicitari e non da medici nutrizionisti con cui è stato giustificato l’incremento dei prezzi di linee di prodotti di filiera.
La certificazione di essere esenti da OGM ha giustificato questi prodotti come alimenti di una qualche più elevata
qualità e quindi meritevoli di essere pagati a prezzi più elevati dai consumatori. In realtà vedremo tra breve che alcuni
prodotti OGM-free dovrebbe costare meno e non di più di un prodotto contenente alcuni specifici tipi di derivati di
piante ingegnerizzate.
Va ricordato come tutte le più prestigiose autorità internazionali abbiano sempre garantito la sicurezza alimentare degli
OGM e tra questi vanno citati l’Organizzazione mondiale della Sanità, l’Agenzia Europea per la Sicurezza Alimentare
(EFSA), la Food and Drug Administration degli USA, il programma per gli aiuti alimentari ai Paesi in via di sviluppo
delle Nazioni Unite, la FAO, l’Unione Europea e tutte le più presigiose accademie scientifiche internazionali. Una
sintesi di questa analisi si trova nel consensus document sottoscritto da 16 Società scientifiche italiane coordinate dalla
Società Italiana di Tossicologia e consultabile al sito: http://www.salmone.org/wp-content/uploads/2007/09/consensusita.pdf
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La fiducia nella sicurezza alimentare degli OGM finora commercializzati deriva da due aspetti: l’assenza di una sola
persona ospedalizzata fino ad oggi a seguito del consumo di un alimento contenente OGM e la dimostrazione che i
controlli di sicurezza funzionano ben a monte del possibile arrivo sul mercato degli alimenti.
Fino ad oggi non esiste nessuna prova scientificamente dimostrata di un effetto negativo su esseri umani derivante dal
consumo di OGM. Il caso di una presunta reazione allergica derivante dal consumo di alimenti a base di un tipo mais
illecitamente commercializzato (il caso Starlink), si è risolto con la condanna dell’azienda che aveva trasgredito al
divieto di commercializzare l’alimento già definito sospetto ed autorizzato perciò solo per il consumo animale e con un
rapporto del prestigioso Center for Disease Control di Atlanta che escludeva la presenza di alcuna reazione allergica (da
IgE) nel siero degli individui che avevano dichiarato una simile patologia.
Nel paragrafo successivo viene riportato il caso del mais Bt e dei suoi vantaggi ambientali. Ma il mais Bt è
estremamente valido anche dal punto di vista della sicurezza alimentare essendo meno soggetto alla contaminazione da
fumonisine. Le fumonisine sono micotossine capaci di indurre tumore all’esofago nell’uomo e malformazioni del
sistema nervoso centrale dei feti delle donne in gravidanza (ad esempio spina bifida). Le fumonisine causano le
patologie sopra descritte inibendo l’assorbimento di acido folico, la vitamina B9. Esiste una vasta letteratura che mostra
come le fumonisine siano 2-6 volte più abbondanti nel mais tradizionale rispetto alle concentrazioni presenti nel mais
Bt. La ragione risiede nel fatto che un mais Bt non viene quasi attaccato da alcuni parassiti del mais quali la piralide.
Questo insetto scava delle gallerie nel fusto e nella pannocchia e tali cavità sono ideali per lo sviluppo di funghi tossici.
Infatti in un ambiente umido ed oscuro i funghi possono proliferare e rilasciare i prodotti del loro metabolismo
secondario quali appunto le fumonisine. Questo dato mostra come alcuni OGM siano più sicuri dei loro progenitori
non-ingegnerizzati. Sulla base di questi dati si spiega come nel penultimo paragrafo un alimento etichettato come NOOGM dovrebbe costare di meno e non di più di uno analogo dove un mangime era a base di mais Bt.
Invece in due distinte occasioni (i casi della noce brasiliana e dell’alfa-amilasi di fagiolo) si è dimostrato che prodotti
derivanti da OGM non hanno superato la fase sperimentale e quindi non hanno mai raggiunto i consumatori proprio a
causa dei controlli accurati che presiedono a questa transizione nel caso dei soli OGM. In entrambi i casi le piante
ingegnerizzate in questione sono state bloccate dagli stessi sperimantatori dimostrando come il sistema di controlli si sia
dimostrato efficace.
In realtà la sicurezza alimentare ha fatto negli ultimi anni dei grandi passi in avanti, mentre si assiste ad un sempre più
ossessivo richiamo nostalgico ai bei tempi andati dimenticando gli enormi problemi sanitari connessi con una
preparazione artigianale degli alimenti. Per una trattazione documentata e coinvolgente si rimanda al libro di Antonio
Pascale, Scienza e Sentimento, Einaudi 2008.
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Definizione di 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. Non sono considerati "organismi geneticamente
modificati" tutti quegli organismi il cui patrimonio genetico viene modificato a seguito di processi spontanei
(modificazioni e trasferimenti di materiale genetico avvengono infatti in natura in molteplici occasioni e tali processi
sono all'origine della diversità della vita sulla terra), o indotti dall'uomo tramite altre tecniche che non sono incluse nella
definizione data dalla normativa di riferimento (ad esempio con radiazioni ionizzanti o mutageni chimici).L’ingegneria
genetica(OGM) riguarda spesso geni e dunque proteine che non fanno parte del consumo alimentare tradizionale: i
rischi non sono prevedibili se il gene "trapiantato", ad esempio nel grano con cui facciamo pane, pasta ecc., proviene da
uno scorpione o da una petunia o da altri organismi finora mai utilizzati nell’alimentazione
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[1].
Tecniche principali
Ai fini della definizione di OGM data dalla Direttiva 2001/18/CE, sono considerate tecniche che hanno come risultato
un organismo geneticamente modificato:
4
1.
2.
3.
tecniche di ricombinazione del materiale genetico che comportano la formazione di nuove combinazioni
mediante l'utilizzo di un vettore di molecole di DNA, RNA o loro derivati, nonché il loro inserimento in un
organismo ospite nel quale non compaiono per natura, ma nel quale possono replicarsi in maniera continua;
tecniche che comportano l'introduzione diretta in un organismo di materiale ereditabile preparato al suo
esterno, tra cui la macroiniezione e il microincapsulamento;
fusione cellulare (inclusa la fusione di protoplasti) o tecniche di ibridazione per la costruzione di cellule vive,
che presentano nuove combinazioni di materiale genetico ereditabile, mediante la fusione di due o più cellule,
utilizzando metodi non naturali.
Sono esclusi dalla definizione gli organismi ottenuti per mutagenesi o fusione cellulare di cellule vegetali di organismi
che possono scambiare materiale genetico anche con metodi di riproduzione tradizionali, a condizione che non
comportino l'impiego di molecole di acido nucleico ricombinante.[2]
Tecniche di miglioramento genetico che non portano alla creazione di un OGM
La modificazione del genoma degli esseri viventi da parte dell'uomo è una pratica antichissima. Essa può essere fatta
risalire a circa 14.000 anni fa con l'addomesticamento del cane. Le modificazioni genetiche indotte in tal modo sono
state però in larga parte inconsapevoli ed è solo a partire dalla prima metà del 1900 che l'uomo ha preso coscienza
dell'effetto a livello genetico indotto dai propri programmi di selezione.
I metodi utilizzati tradizionalmente per modificare il patrimonio genetico degli esseri viventi sono essenzialmente due:
la mutagenesi e l'incrocio.
La mutagenesi è un fenomeno che è strutturalmente presente, anche se a bassa frequenza, in tutti gli esseri viventi ed è
basato sulle imprecisioni o gli errori di replicazione del genoma durante i processi di divisione cellulare. Le mutazioni
vengono poi sottoposte a selezione o dall'ambiente o dall'uomo e se vantaggiose vengono mantenute nella popolazione.
Nei programmi di miglioramento genetico, la frequenza con cui avvengono queste mutazioni viene generalmente
amplificata utilizzando radiazioni o agenti chimici mutageni. Le mutazioni, che possono interessare una singola base del
DNA o anche intere porzioni di cromosomi (inserzioni, traslocazioni, duplicazioni e delezioni), hanno portato nel tempo
ad evidenti modifiche fenotipiche negli esseri viventi (si pensi alla diversità tra le varie razze canine). L'uomo, nei
secoli, ha sfruttato la variabilità prodotta dalle mutazioni (quale ad esempio l'incapacità di perdere i semi da parte della
spiga del frumento) per selezionare e costruire molte cultivar e razze animali oggi fondamentali per la sua
sopravvivenza. Un esempio storico di mutazioni indotte dall'uomo ai fini del miglioramento genetico è rappresentato
dalla varietà di frumento "Creso", ottenuto per irradiazione dall'ENEA. Esso è stato negli anni ottanta una delle varietà
di punta per la produzione di pasta (circa 1 spaghetto su 4) ed è oggi uno dei genitori delle attuali varietà commerciali[3].
Un altro esempio è dato dalla differenza tra mais giallo e mais bianco che è riconducibile alla mutazione di un singolo
gene.
L'incrocio è invece una tecnica che permette di unire le caratteristiche presenti in due individui diversi, anche non
appartenenti alla medesima specie, grazie al rimescolamento dei loro genomi sfruttando la riproduzione sessuale. In tal
modo sono stati prodotti il mulo o il bardotto, ma anche gli ibridi oggi utilizzati per le produzioni animali e vegetali. Il
vantaggio di tale tecnica è la possibilità, una volta identificata fenotipicamente una caratteristica di interesse in una
razza o in una varietà (ad esempio la resistenza ad una malattia), di trasferirla in un'altra attraverso incroci mirati.
La differenza sostanziale tra queste due tecniche di miglioramento genetico e l'ingegneria genetica (alla base dello
sviluppo degli OGM) sta nella modalità con cui l'uomo induce le modificazioni genetiche. Nel caso della mutazione o
dell'incrocio viene infatti effettuata una selezione fenotipica, in base a caratteristiche visibili, all'interno di popolazioni
molto grandi (alcune decine di migliaia nelle piante e alcune centinaia negli animali)[4].
Nell'ingegneria genetica invece è possibile "progettare" deterministicamente la modifica genetica da effettuare. Inoltre,
una volta ottenuto un certo numero di organismi geneticamente modificati, essendo questi geneticamente distinguibili
dagli altri, possono venire selezionati genotipicamente, ovvero in base alle loro caratteristiche genetiche, e non più
unicamente fenotipicamente come accade invece per le tecniche tradizionali, per le quali non è possibile conoscere a
priori le modificazioni genetiche indotte.
Storia
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Immagine al microscopio elettronico a scansione di E.coli, il primo batterio modificato tramite tecniche di ingegneria
genetica.
Il primo OGM moderno fu ottenuto nel 1972 da Stanley Cohen (Stanford University School of Medicine) e Herbert
Boyer (University of California, San Francisco). I due ricercatori, grazie all'uso combinato delle nuove tecniche di
biologia molecolare che si stavano sviluppando in diversi laboratori, come l'uso dell'enzima ligasi (1967), degli enzimi
di restrizione e della trasformazione batterica (1970-72), riuscirono per primi a clonare un gene di rana all'interno del
batterio Escherichia coli, dimostrando che era possibile trasferire materiale genetico da un organismo ad un altro
tramite l'utilizzo di vettori plasmidici in grado di autoreplicarsi, abbattendo di fatto le barriere specie-specifiche[5][6].
Questi risultati ebbero un tale impatto da indurre la comunità scientifica ad autoimporre nel 1974 una moratoria
internazionale sull'uso della tecnica del DNA ricombinante per valutare la nuova tecnologia ed i suoi possibili rischi.
Quello stesso anno fu la Conferenza di Asilomar, tenutasi a Pacific Grove (California)[7][8] a concludere che gli
esperimenti sul DNA ricombinante potessero procedere a patto che rispettassero severe linee guida, poi redatte dai
National Institutes of Health (NIH) ed accettate dalla comunità scientifica. Queste linee guida, pubblicate per la prima
volta nel 1976[9] e successivamente aggiornate, sono tuttora seguite dai laboratori che effettuano esperimenti di
trasformazione genica[10].
Dal 1976 ad oggi gli OGM sono passati dallo stato di mera possibilità tecnologica ad una realtà. Si sono dovuti
attendere infatti solo due anni da Asilomar per avere il primo prodotto ad uso commerciale derivato da un OGM. La
Genentech, fondata da Herbert Boyer, è riuscita infatti a produrre attraverso E. coli importanti proteine umane
ricombinanti: la somatostatina (1977) e l'insulina (1978), il farmaco biotecnologico più noto, che è stato
commercializzato a partire dal 1981[11]. La commercializzazione dell'insulina ha segnato un cambiamento epocale per
l'industria del farmaco, aprendo il settore biotecnologico (precedentemente confinato nei laboratori di ricerca)
all'industrializzazione, e rivoluzionando il processo di drug discovery e lo sviluppo di nuove terapie non invasive.
Poco dopo lo sviluppo dell'insulina ricombinante, nel 1983 si ebbe negli Stati Uniti la prima battaglia sul rilascio
nell'ambiente di organismi geneticamente modificati. Al centro del dibattito la sperimentazione dei cosiddetti batteri
ice-minus, una variante di Pseudomonas syringae incapace di produrre la proteina di superficie che facilita la
formazione dei cristalli di ghiaccio. I ricercatori della Advanced Genetic Sciencies e della University of California,
Berkeley svilupparono questa variante allo scopo di introdurla nel terreno per proteggere le piante dal gelo. La richiesta
di effettuare esperimenti in campo aperto con questo OGM scatenò una forte contestazione da parte degli ambientalisti.
Solo dopo una battaglia legale durata tre anni, nel 1986 i batteri ice-minus furono i primi OGM ad uscire dai laboratori
ed essere introdotti nell'ambiente. Pochi anni dopo si scoprì che questa variante esisteva anche in natura e l'azienda
detentrice del brevetto, visto il contesto non favorevole agli OGM, decise di proseguire gli esperimenti solo sulla
variante naturale. Gli ice-minus ricombinanti non vennero mai commercializzati [12].
Dopo più di 30 anni dalla Conferenza di Asilomar, all'alba del XXI secolo si conoscono molte delle potenzialità e dei
limiti di questa tecnologia e, in molti casi, si dispone dei protocolli di gestione necessari a consentirne una applicazione
in sicurezza. In particolare il Protocollo di Cartagena, ratificato nel 2000, si pone come strumento internazionale per la
protezione della biodiversità dai possibili rischi derivanti dalla diffusione dei prodotti delle nuove tecnologie.
Ad oggi la tecnica del DNA ricombinante è stata utilizzata non solo per la produzione di nuovi farmaci, ma anche di
enzimi per ridurre l'impatto ambientale dell'industria, piante e animali con caratteristiche migliorative in termini di
resistenza alla malattie o di performance produttive e ambientali, ma anche organismi quali l'oncotopo, usato nella
ricerca sul cancro, che hanno portato con sé importanti quesiti etici oltre ad aver aperto la strada a dispute per l'uso a fini
sperimentali o commerciali delle innovazioni scientifiche[13]. La possibilità di brevettare gli OGM ha acceso un forte
dibattito sulla proprietà intellettuale delle risorse genetiche del pianeta e sulla liceità di una ricerca e di un'industria che
6
non si ponga anche dei limiti etici o che non sappia mettersi in ascolto delle domande presenti nell'opinione pubblica
creando consenso attorno alle proprie iniziative di ricerca e business. Non da ultimo esistono perplessità sulla creazione
di essere umani geneticamente modificati.
La commercializzazione degli OGM sta conquistando anche altri tipologie di mercati: nel 2003 a Taiwan furono
venduti i primi animali OGM a scopo domestico[14]: si trattò di un centinaio di pesci d'acquario resi fluorescenti tramite
l'inserimento di geni di medusa. Nel dicembre 2003 la vendita di pesci fluorescenti è stata permessa anche negli Stati
Uniti, dopo che la Food and Drug Administration dichiarò la non rilevanza a scopi alimentari di questi pesci[15], mentre
è tuttora vietata la loro introduzione in Europa.
Applicazioni
Gli OGM sono oggi utilizzati principalmente nell'ambito dell'alimentazione, dell'agricoltura, della medicina, della
ricerca, e dell'industria.
Agricoltura
Alimentazione
Medicina
Industria
batteri che
introdotti nel
suolo ne
migliorano le
caratteristiche (es.
batteri azotofissatori) o
proteggono le
piante dal gelo
(batteri ice-minus)
Batteri
Miceti
produzione di
enzimi usati
nell'industria
alimentare,
miglioramento
dei processi di
fermentazione
(es. produzione
della birra)
Piante
miglioramento
delle pratiche
agronomiche: es.
piante tolleranti
allo stress idrico o
salino, colture
tolleranti a
specifici erbicidi
introduzione di
caratteri di
resistenza
specifica: es.
piante resistenti
agli insetti o ai
virus
produzione di
energia: varietà
con più elevato
potere calorico e
minori richieste di
miglioramenti
nelle qualità
nutrizionali e
organolettiche:
es. riso ad elevato
contenuto in betacarotene,
pomodoro a
maturazione
rallentata
produzione di
sostanze
medicinali
come l'insulina
produzione di
biomedicine
produzione di
farmaci/compo
sti in pianta
(molecular
farming):
produzione a
basso costo di
sostanze
farmaceutiche
e chimiche,
riduzione degli
scarti chimici
industriali (es.
vaccino contro
l'epatite,
produzione di
amilasi).
biorimedi (es.
batteri che
degradano
idrocarburi)
miglioramento
delle caratteristiche
richieste a livello
industriale delle
materie prime (es.
pioppo con un
tasso di lignina
inferiore per
facilitare il
processo di
fabbricazione della
pasta da carta)
fitodepurazione
(es. piante capaci
di estrarre metalli
quali oro, rame e
uranio, piante in
grado di degradare
il tritolo o di
segnalare la
7
input chimici
utilizzabili anche
su aree marginali
presenza di
radiazioni)
Animal
i
produzioni
animali con
migliori
caratteristiche
nutrizionali o
organolettiche:
es. latte con più
alto contenuto in
caseina, latte
senza lattosio
produzione di
biomedicine
modelli per la
ricerca su
malattie
umane (es.
l'oncotopo)
animali
donatori di
organi per
xenotrapianti
sintesi di molecole
interessanti per
l'industria (es.
proteina della
ragnatela per la
produzione di fibre
ultraresistenti
estratta dal latte di
capre
geneticamente
modificate)
Produzione di OGM
Animazione della struttura a doppia elica del DNA.
Le tecniche per ottenere gli OGM sono relativamente recenti. Oggi sono presenti sul mercato unicamente OGM che
presentano modifiche circoscritte a caratteri di natura mendeliana, ovvero caratteri facilmente controllabili tramite
l'inserimento di uno o pochi geni che servono a fornire direttamente una data caratteristica (es. resistenza a una
malattia). L'esponenziale aumento di informazioni rese disponibili nell'ultimo decennio dalla genomica consente però di
mettere a punto organismi che presentino modifiche genetiche molto complesse su caratteri quantitativi (es. resistenza
agli stress, produzione).
Gli OGM vengono ottenuti attraverso l'uso di tecniche di ingegneria genetica che permettono di inserire, all'interno del
genoma di un organismo, frammenti di DNA provenienti anche da altri organismi. Il DNA così ottenuto è definito DNA
ricombinante. I frammenti di DNA da inserire vengono estratti dal genoma di origine attraverso l'uso di enzimi di
restrizione, che funzionano come vere e proprie forbici molecolari, e inseriti in un vettore ricevente grazie ad un altro
enzima: la DNA ligasi. I vettori possono essere sia piccole molecole circolari di DNA, i plasmidi che possono
accogliere frammenti fino a circa 15.000 paia di basi, sia alcune strutture derivate da virus, in grado di contenere
quantità maggiori di materiale genetico (fino a circa 70.000). Esistono inoltre vettori che rappresentano dei veri e propri
cromosomi artificiali ad esempio in lievito (noti come YAC, dall'inglese Yeast Artificial Chromosomes) o in batteri
8
(BAC, Bacterial Artificial Chromosomes) che permettono l'inserimento di oltre 300.000 paia di basi - cioè oltre lo
0,01% del genoma di un mammifero.
Classi di OGM
Procarioti
Per inserire nuovi frammenti di DNA negli organismi si usano dei "vettori". I vettori sono generalmente piccole
molecole circolari di DNA, i plasmidi, o strutture derivate da virus in grado di immagazzinare materiale genetico.
Sono tre i processi attraverso cui è possibile modificare il genoma batterico.
La trasformazione batterica è un processo, osservabile in natura, attraverso il quale alcuni procarioti (detti
competenti) sono in grado di ricevere del DNA esterno in grado di produrre nuove caratteristiche di fenotipo.
Questo fenomeno fu scoperto nel 1928 da Frederick Griffith ma venne confermato solo nel 1944. La biologia
molecolare si è servita dei batteri competenti per studiarne i meccanismi. Oggi sono state sviluppate alcune
tecniche, per quanto molto empiriche, in grado di rendere competenti anche batteri che non lo sono
naturalmente. È stato dimostrato, infatti, che l'ingresso di DNA è ampiamente facilitato dalla presenza di certi
cationi, come Ca2+, o dall'applicazione di una corrente elettrica (tecnica detta della elettroporazione). I vettori
utilizzati nelle trasformazioni sono essenzialmente plasmidi: in seguito all'ingresso, i plasmidi non si integrano
nel genoma, ma rimangono autonomi (in uno stato detto episomale).
Nella coniugazione batterica, il DNA è trasferito da un batterio all'altro attraverso un pilum (concettualmente
un tubo che può collegare per breve tempo i due batteri). Un plasmide può essere così trasferito da un
organismo all'altro. La coniugazione, molto frequente in natura, è poco sfruttata come tecnica di modificazione
genetica.
La trasduzione è infine l'inserimento di materiale genetico nel batterio attraverso un virus batteriofago.
Per inserire il segmento di DNA che codifichi il gene voluto, è necessario conoscere la funzione dei geni su cui si sta
operando. Nei batteri, è relativamente semplice identificare la funzione di un gene specifico: i ricercatori a tale scopo
sono soliti realizzare dei ceppi batterici cosiddetti knock out. In questi ceppi viene eliminato il DNA relativo al gene
d'interesse: osservando le conseguenze sulla vita del batterio, è possibile identificare la funzione del gene stesso.
L'uso di knock out è molto diffuso, non solo per i procarioti. È possibile realizzare knock out in numerosi organismi
modello. Il gene responsabile della fibrosi cistica, ad esempio, è stato individuato in topi knock-out: una volta
individuato il presunto gene della fibrosi cistica (chiamato CFTR) nell'uomo, i ricercatori hanno individuato l'omologo
nel genoma del topo, ne hanno fatto un knock out verificando poi che senza tale gene il topo presentava tutti i sintomi
clinici della malattia.
Piante
La scorticatura su una radice generata da Agrobacterium tumefaciens.
La principale tecnica di modificazione genetica per le piante è legata alla capacità naturale del batterio Agrobacterium
tumefaciens di infettare piante e causare una crescita paragonabile a quella tumorale presente negli animali, tale
patologia è nota come "galla del colletto". A. tumefaciens è in grado di infettare la pianta trasferendo un plasmide che è
in grado di integrarsi nel genoma dell'ospite. Il plasmide contiene diversi geni che, una volta "letti" dalla pianta,
9
generano la galla e producono nutrienti per il batterio consentendone la crescita. Diversi scienziati, a partire dalla
seconda metà degli anni sessanta, hanno contribuito a comprendere il meccanismo e le condizioni attraverso cui tale
plasmide viene trasferito ed integrato nel genoma della pianta: tra questi Jeff Schell, Marc Van Montagu, Georges
Morel, Mary-Dell Chilton e Jacques Tempé. Grazie a tali scoperte, a partire dal 1983 è stato possibile trasformare le
conoscenze biologiche acquisite, in tecniche biotecnologiche e quindi sviluppare versioni del plasmide "disarmate",
ovvero senza i geni che davano origine alla malattia, in cui erano invece presenti geni di interesse, permettendo così di
produrre le prime piante transgeniche, oggi molto utilizzate per fini di ricerca o agro-alimentari.
Un altro processo largamente utilizzato per produrre piante OGM è il metodo biolistico (anche detto gene gun o particle
gun), che permette di "sparare" microproiettili ricoperti di DNA all'interno delle cellule vegetali. Tale metodo è stato
utilizzato, ad esempio, per la produzione del più comune cereale OGM, il Mon810.
Le tecniche biolistiche sono spesso utilizzate per piante monocotiledoni, mentre A.tumefaciens ed altri agrobatteri sono
utilizzati per modificare dicotiledoni, anche se recentemente sono stati messi a punto ceppi di questo batterio in grado di
trasformare anche le monocotiledoni.
Queste tecniche sono in generale complementari e non sostitutive di quelle, più empiriche, già sviluppate all'interno del
millenario processo di "umanizzazione" delle piante di interesse agro-alimentare che oggi si trovano sulle nostre tavole:
il loro patrimonio genetico ha infatti subito nel corso del tempo modifiche genetiche rilevanti con tecniche
convenzionali (oppure, si potrebbe dire, biotecnologie classiche), che hanno dato origine alla stessa agricoltura:
selezione artificiale o, più recentemente, l'induzione di mutazioni per mezzo di raggi X o raggi gamma.
Sicuramente i campi in cui le piante transgeniche vengono usate maggiormente a fini sperimentali è quello dei vaccini
(sono state prodotte piante con antigeni di tantissimi agenti eziologici di malattie quali ad esempio AIDS [16], papilloma
virus [17], epatiti [18], carie dentale, vaiolo), biorisanamento di siti contaminati, genomica funzionale (per scoprire cioè le
funzioni di geni e proteine poco conosciute).
Animali
Diverse tecniche sono utilizzate per la produzione di animali transgenici. Il primo esperimento di successo di
transgenesi animale fu ottenuto utilizzando un retrovirus [19]. Questa tecnica si ispira a un fenomeno che avviene in
natura: durante le infezioni virali, l’RNA dei retrovirus entra nella cellula dell’animale infetto, viene modificato in DNA
e integrato nel genoma dell’ospite. Questa proprietà fa del retrovirus un buon vettore per materiale genetico, anche se
questa tecnica presenta alcune limitazioni. Altri esperimenti hanno usato cellule staminali embrionali o germinali, ma il
trasferimento nucleare (la tecnica utilizzata per la produzione della pecora Dolly) associato alla manipolazione in vitro
di colture cellulari è attualmente la tecnica più in uso [20].
Gli scopi principali della transgenesi animale sono i seguenti:
Produzione di biomedicine. Sebbene la produzione di biomolecole da parte di batteri o lieviti sia più
economica, queste tecniche presentano alcuni limiti dovuti alle differenze metaboliche delle cellule batteriche
rispetto a quelle animali. Per questo motivo si è sviluppato un grande interesse per lo sfruttamento di tecniche
di transgenesi per far produrre agli animali grandi quantità di molecole utilizzabili in terapia e prevenzione,
quali farmaci, anticorpi o vaccini. La produzione di biomolecole può avvenire attraverso diversi liquidi
biologici, di cui quello di più facile sfruttamento sarebbe il latte, che viene prodotto in grandissime quantità.
Tra le biomolecole prodotte da animali transgenici già ad uno stadio avanzato di sviluppo (alcune già in fase di
approvazione per la vendita negli Stati Uniti) ci sono anticorpi policlonali e lattoferrina prodotti da bovini,
fattore antitrombina III prodotto da capre e calcitonina prodotta da coniglie. Alcuni effetti non desiderati sono
tuttavia stati riscontrati a volte negli animali impiegati a questi scopi, come per esempio inferiori produzioni di
latte o inferiore durata della lattazione e infertilità.
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Topi geneticamente modificati possono essere usati per la ricerca sul cancro.
Modelli per la ricerca su malattie umane. Molte malattie hanno un’origine genetica, o hanno nel genoma
fattori predisponenti. Lo studio di alcune malattie può essere estremamente facilitato usando modelli animali
sperimentali che riproducano alcuni tratti del genoma umano che sono alla base di alcune patologie. L’uso di
animali da laboratorio (specialmente topi e ratti) geneticamente modificati è già diffuso per lo studio di una
serie di malattie, principalmente il cancro [21].
Xenotrapianti. Uno dei settori di ricerca delle biotecnologie riguarda lo studio di animali che possano essere
donatori di organi per xenotrapianti. Gli xenotrapianti sono trapianti di organi da una specie non umana
all’uomo, e potrebbero essere una nuova frontiera, considerando che la disponibilità di organi per gli
allotrapianti (da uomo a uomo) è sempre inferiore alle richieste. Il suino è considerato la specie più adatta a
questo scopo, perché presenta delle somiglianze dal punto di vista anatomico. Il maggiore ostacolo è tuttavia
quello immunologico, cioè che l’organismo ricevente rigetti il trapianto producendo anticorpi contro l’organo
trapiantato. In questo senso gli approcci transgenici puntano a inibire le reazioni ancticorpali responsabili del
rigetto [22]. Altri studi hanno invece puntato sul trapianto di cellule o tessuti transgenici, che potrebbero offrire
interessanti possibilità per la cura di diverse malattie, ad esempio il morbo di Parkinson [23].
Miglioramento delle produzioni animali. Tra le ricerche sulla transgenesi animale, alcune hanno il fine di
aumentare la redditività dell’allevamento puntando sulla modificazione genetica volta a migliorare la qualità di
alcune produzioni (ad esempio latte, lana), ad aumentare la produzione di carne, la prolificità o la resistenza
alle malattie. Un esperimento del 2003 ha dimostrato che è possibile modificare geneticamente le vacche in
modo che producano un latte a più alto contenuto in caseina, una proteina importante nel processo di
produzione del formaggio [24]. Altri ricercatori hanno studiato, nel topo, la possibilità di produrre un latte a
ridotto contenuto in lattosio, che potrebbe essere assunto anche da soggetti intolleranti [25].
Rischi
I punti maggiormente controversi in relazione all'uso degli OGM in ambito agroalimentare riguardano i potenziali rischi
per l'ambiente o per la salute umana e animale, la possibilità di coesistenza tra colture OGM e non-OGM e l'impatto
economico-sociale della loro introduzione in aree rurali, soprattutto in paesi in via di sviluppo. Fin dai primi esperimenti
utilizzando le tecniche di ingegneria genetica negli anni '70, si è considerato che, accanto ai potenziali benefici che la
nuova tecnica poteva offrire, avrebbero potuto comparire nuovi rischi difficilmente prevedibili allo stato delle
conoscenze. Già quando l'uso della tecnica era confinato all'ambiente del laboratorio, si temeva ad esempio che batteri
normalmente innocui potessero trasformarsi in patogeni pericolosi per l'uomo a causa dell'introduzione in essi di geni
della resistenza agli antibiotici, o che li rendessero in grado di produrre tossine, o che li trasformassero in agenti
cancerogeni [26]. Quando poi sono state sviluppate piante geneticamente modificate per uso alimentare, si sono profilati
alcuni rischi specifici legati a questa applicazione, in particolare rischi ambientali e per la salute. Un elenco di potenziali
rischi da tenere in considerazione prima di diffondere nell'ambiente un OGM è stato stilato dall'EFSA[27] e comprende:
rischi ambientali relativi a cambiamenti nell'interazione tra pianta modificata e ambiente biotico, tra cui
persistenza e invasività, induzione di resistenza negli insetti infestanti cui le piante sono resistenti, interazioni
con organismi non-target (ad esempio, effetti su api e altri insetti non infestanti, con conseguenze sulla
biodiversità);
possibili rischi per la salute umana o animale, tra cui effetti tossicologici causati da proteine sintetizzate dai
geni inseriti, o tossicità di costituenti diversi dalle proteine, allergenicità, cambiamenti nel valore nutritivo e
trasferimento di resistenza agli antibiotici.
La distribuzione nel mondo
Nel mondo intero vi sono oltre 114 milioni di ettari di coltivazioni di piante geneticamente modificate, oltre la metà
delle quali si trovano negli Stati Uniti (51%) mentre ben l'87% di esse è nel continente americano. Il 99% delle
coltivazioni, è concentrata in pochi paesi: Stati Uniti, Canada, Sud America (Argentina, Brasile e Paraguay), India,
Cina, e Sud Africa. In alcune nazioni europee come Francia, Spagna, Portogallo, Polonia, Germania, Slovacchia,
Repubblica Ceca e Romania è permesso coltivare piante transgeniche, mentre in altre (Austria e Grecia) è vietato.
Ancora diversa è la situazione in Italia, Regno Unito, Danimarca, Svezia, Finlandia, Ungheria e Slovenia, dove la legge
proibisce la coltivazione di piante OGM ma non la loro importazione.
Il dibattito sugli OGM
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Oltre ai rischi ambientali e per la salute, valutabili attraverso la ricerca scientifica, l'introduzione di organismi
geneticamente modificati (in particolare nel settore agroalimentare) può avere potenziali conseguenze economiche e
sociali sullo sviluppo delle aree ad economia agricola in cui vengono coltivati. Tutti questi diversi elementi di rischio
sono al centro di accesi dibattiti in corso a livelli nazionali e internazionali, creando spesso forti polarizzazioni
all'interno dell'opinione pubblica e sollevando dibattiti anche nella comunità scientifica.
Tra i temi più dibattuti, oltre ai paventati rischi sopra descritti, vi sono la legittimità di brevettare sequenze genetiche e
gli organismi geneticamente modificati, pratica attualmente possibile in gran parte dei paesi sviluppati ed impegnati
nella ricerca genetica, anche se con diverse limitazioni[28], e le implicazioni etiche legate all'uso di animali
ingegnerizzati per fini sperimentali (ad esempio l'oncotopo), o all'uso di cellule embrionali umane a fini di ricerca
(trasformazione, clonazione, chimerizzazione).
Normativa sugli OGM
In molti Paesi del mondo esiste un quadro di riferimento normativo che regola il settore OGM, per garantire la
biosicurezza, ossia un utilizzo in rispetto dei necessari livelli di sicurezza ambientale, della salute umana e di quella
animale. I principi legislativi di riferimento a livello internazionale in tema di biosicurezza sono contenuti all'interno del
Protocollo di Cartagena.
In Europa il contesto normativo sugli OGM, basato sul principio di precauzione, è oggi costituito dai seguenti testi:
Direttiva 2001/18/CE[29], che, sostituendo la 90/220/CEE, riscrive le regole base per l'autorizzazione al rilascio
nell'ambiente di un nuovo OGM;
Regolamenti 1829[30] e 1830/2003/CE[31], che regolano l'autorizzazione e l'etichettatura/tracciabilità degli
alimenti e dei mangimi (food & feed) costituiti o derivati da OGM;
Raccomandazione 556/2003[32], che indica le linee guida sulla coesistenza tra colture OGM e convenzionali,
cui le norme nazionali e regionali dovrebbero allinearsi.
L'Italia ha recepito la direttiva 2001/18/CE attraverso il decreto legislativo 224/2003 [33].
Note
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molecolari che permettono di ridurre notevolmente i tempi e di semplificare il lavoro dei miglioratori poiché
consentono di prevedere a priori le caratteristi fenotipiche di una progenie a partire da una preventiva analisi
del DNA.
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28. ^ Per la comunità europea si veda la direttiva 98/44/CE
29. ^ Direttiva 2001/18/CE sull'emissione deliberata nell'ambiente di organismi geneticamente modificati e che
abroga la direttiva 90/220/CEE
30. ^ Regolamento (CE) n. 1829/2003 relativo agli alimenti e ai mangimi geneticamente modificati
31. ^ Regolamento (CE) n. 1830/2003 concernente la tracciabilità e l'etichettatura di organismi geneticamente
modificati
32. ^ Raccomandazione recante orientamenti per lo sviluppo di strategie nazionali e migliori pratiche per garantire
la coesistenza tra colture transgeniche, convenzionali e biologiche
33. ^ Decreto legislativo 224/2003 - Attuazione della direttiva 2001/18/CE concernente l'emissione deliberata
nell'ambiente di organismi geneticamente modificati
Bibliografia
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PONTIFICIAE ACADEMIAE SCIENTIARVM, SCRIPTA VARIA 99.
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Voci correlate
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Biotecnologia
Diamond contro Chakrabarty
DNA ricombinante
Ingegneria genetica
Piante transgeniche
Topi transgenici
Topi knock-out
Rivoluzione verde
Altri progetti
Articolo su Wikinotizie: Svizzera referendum contro l'utilizzo degli OGM 2005 27 novembre 2005
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Collegamenti esterni
Enti
(EN) Sito della Commissione Europea sugli OGM
(EN) Sito della Biosafety Clearing-House istituita dal Protocollo di Cartagena
Sito della Biosafety Clearing-House italiana
Storia
(EN) La produzione del primo OGM
(EN) La Conferenza di Asilomar
Ricerche sugli OGM
Camera dei Deputati, XII Commissione Affari sociali. Indagine conoscitiva sulla sicurezza alimentare
riguardante gli organismi geneticamente modificati
(EN) Sintesi dei risultati dello studio UE sulla sicurezza degli OGM (1985-2000)
(EN) Report FAO su OGM e paesi poveri
Altri approfondimenti
Organismi Geneticamente Modificati: una nuova tecnologia che ha avuto troppo successo
Rapporti, articoli scientifici e giornalistici che riguardano gli OGM (Organismi Geneticamente Modificati)
Le risposte alle domande più frequenti sugli OGM a cura della Società Italiana di Genetica Agraria
(EN) GMO Compass, sito di informazione indipendente sugli OGM, finanziato nell'ambito del Sesto
Programma Quadro della Commissione Europea
(EN) La posizione di Greenpeace, corredata da analisi sui rischi legati agli OGM
Domande frequenti sugli OGM, a cura di Greenpeace Italia
Associazione Nazionale Biotecnologi
Fondazione Diritti Genetici - Biotecnologie tra scienza e società, organismo di ricerca e comunicazione sulle
biotecnologie
(EN) Alcune analisi di approfondimento sull'impatto economico degli OGM sui redditi agricoli, a cura di PG
Economics, società inglese di consulenza economica in settore agrario e alimentare
BiocomMedia, sito indipendente di informazione tecnico-scientifica sugli OGM
