MINISTERO DELLA SALUTE
Direzione Generale della Prevenzione
Ufficio X° (Genetica e Biotecnologie)
BIOTECNOLOGIE
Conoscere per decidere
Dr. Fabrizio OLEARI – Direttore Generale
Dr. Giuseppe BATTAGLINO – Direttore Ufficio X°
1
INTRODUZIONE
MODIFICAZIONE GENETICA
Un organismo è un’entità biologica in grado di replicarsi o di trasferire materiale
genetico. La biotecnologia rappresenta un mezzo per utilizzare organismi per scopi specifici
come, ad esempio, la produzione di farmaci, di alimenti o la coltivazione di piante. I
procedimenti biotecnologici convenzionali sono stati utilizzati costantemente e con successo
per centinaia di anni nell’industria della birra, del vino, nella produzione di pane e di formaggi.
La riproduzione di animali e piante con lo scopo di migliorarne le caratteristiche rappresenta
anch’esso un procedimento biotecnologico. Queste applicazioni sono comunemente indicate
come biotecnologie tradizionali.
Le modificazioni genetiche (spesso indicate con il termine di ingegneria genetica)
utilizzano una serie di tecnologie che permettono alle proprietà genetiche di microrganismi
viventi (batteri, funghi e virus) e di organismi (piante e animali) di subire modificazioni
mediante una via che non è presente in natura. Le tecniche richieste per modificare le
proprietà genetiche di un organismo in modo preciso e controllato sono state messe a punto
soltanto negli ultimi 25 anni e sono tuttora in una fase di sviluppo continuo. Ne deriva che i
processi che coinvolgono le modificazioni genetiche sono spesso indicati con il termine di
biotecnologie moderne. Le tecniche di modificazione genetica hanno permesso di ottenere
nuove possibilità di crescita in settori quali l’agricoltura e l’industria ed hanno contribuito
sensibilmente ad una moderna protezione della salute.
Lo scopo di modificare da un punto di vista genetico le proprietà di un qualsiasi
organismo è quello di metterlo in condizione di produrre nuove sostanze o di sviluppare
nuove funzioni. Ad esempio esistono già delle conoscenze scientifiche e delle tecnologie per
produrre piante quali barbabietola da zucchero, soia e mais con resistenza a specifici erbicidi
ed infestanti. Queste piante sono commercializzate sulla base dei supposti benefici per
l’uomo e per l’ambiente legati alla possibilità di una riduzione dell’impiego di sostanze
chimiche nei campi di coltivazione. Gli organismi geneticamente modificati (OGM) e le
2
modificazioni genetiche sono largamente impiegati nell’industria farmaceutica e chimica, ivi
compresa la produzione di medicinali quali l’insulina umana per i diabetici. La modificazione
genetica è altresì importante per lo sviluppo dei nuovi trattamenti di terapia genica per
combattere affezioni gravi e disabilitanti.
Di tutto questo l’opinione pubblica ha una conoscenza sempre più chiara, ma a volte
confusa; fa fatica a seguire il progresso della scienza, pur comprendendo che la scoperta del
patrimonio genetico umano costituisce un’acquisizione fondamentale alla conoscenza; rigetta
un abuso delle manipolazioni irresponsabili. Allo stesso tempo, però, ripone molte speranze
nella terapia genica o nella messa a punto di vaccini derivanti dall’ingegneria genetica contro
malattie gravi, quali alcune forme tumorali.
Da molte parti, ormai, si tende a volere, in qualche modo, quantificare ed incardinare
l’importanza delle motivazioni etiche e politiche legate allo sviluppo tanto rapido delle
biotecnologie. Nel campo della salute, ad esempio, la protezione dei ricercatori dai rischi
relativi alla loro attività o la sperimentazione sull’uomo, hanno richiesto tutta una serie di
misure protettive ed una specifica regolamentazione; tuttavia il potere quasi illimitato che
sembra fornire l’ingegneria genetica conferisce agli interrogativi etici una nuova intensità,
senza precedenti, ad esempio nel caso dei dibattiti attuali sulla clonazione. Le
preoccupazioni di ordine etico rappresentano anche un fattore aggiuntivo al legittimo
desiderio di protezione dell’ambiente presente nel campo delle biotecnologie applicate
all’agricoltura.
CELLULE E MOLECOLE DI NATURA BIOLOGICA
Le cellule rappresentano le strutture di base di qualsiasi organismo, dal più semplice,
quale un lievito, costituito da un’unica cellula, ai più complessi , quali le piante, gli animali e
l’uomo. Ciascuna cellula ha un compito ben preciso.
Malgrado la straordinaria diversificazione degli organismi, tutte le cellule sono
essenzialmente costituite dalla medesima tipologia di molecole biologiche. Le più utilizzate,
nel caso delle biotecnologie, sono la molecola dell’acido desossiribonucleico (DNA) e quelle
delle proteine.
In pratica, tutti gli organismi viventi contengono, come materiale genetico, il DNA, che
ha il compito di fornire le opportune istruzioni per la formazione di altre cellule e l’attuazione
dei loro “compiti”. Il DNA contiene le informazioni, ma le proteine costituiscono “il materiale
da costruzione” per formare nuove cellule ed anche “la forza lavoro” per adempiere agli
“ordini” impartiti dal DNA. Ciascuna cellula, in qualsiasi organismo vivente, contiene “una
forza lavoro” di migliaia di differenti tipi di proteine alle quali sono assegnati specifici compiti.
Le cellule e le molecole di natura biologica presentano delle straordinarie specificità
nelle loro interazioni e, per questo motivo, gli strumenti e le tecniche in campo biotecnologico
sono estremamente precisi e fatti su misura per operare in maniera esatta e facilmente
prevedibile. Come risultato, i prodotti biotecnologici risultano meglio orientati a risolvere
problemi specifici, provocando minori o meno dannosi effetti collaterali ed un minor numero
di conseguenze inattese. I tre termini che, oggi meglio descrivono la moderna biotecnologia
sono, di conseguenza, specificità, precisione, prevedibilità.
3
LE TAPPE DELLA BIOTECNOLOGIA
8000 a.C.
- L’uomo comincia a rendere commestibili le colture e ad addomesticare il bestiame.
- Le patate vengono per la prima volta utilizzate per l’alimentazione.
4000-2000 a.C.
- Processi biotecnologici sono utilizzati per la prima volta per far fermentare il pane e
la birra, utilizzando il lievito (Egitto)
- Inizia la produzione del formaggio e fermentazione del vino (Sumeria, Cina ed
Egitto)
- I Babilonesi controllano la coltivazione della palma da dattero impollinando
selettivamente le piante femmina con polline di alcune piante maschio.
500 a.C.
- Il primo antibiotico: grumi ammuffiti di semi di soia utilizzati per il trattamento di
vesciche e foruncoli (Cina).
A.D. 100
- Il primo insetticida: crisantemo polverizzato (Cina)
1322
- Un capo tribù arabo utilizza per la prima volta l’inseminazione artificiale per
produrre cavalli di qualità superiore.
1590-1865
Occorrono poco meno di 300 anni per scoprire e cercare di capire la funzione delle
cellule:
- 1590 - Janssen inventa il microscopio
- 1663 - Hooke scopre l’esistenza delle cellule
- 1675 - Leeuwenhoek scopre i batteri
4
-
-
1761 - Koelreuter riesce a far crescere piante incrociando colture di specie
differenti
1797 - Jenner inietta ad un bambino un vaccino virale per proteggerlo dal vaiolo
1830 - Scoperta delle proteine
1833 - Scoperta ed isolamento del primo enzima
1835-1855 - Scheiden e Schwann dichiarano che tutti gli organismi sono costituiti
da cellule, e Viichow che “ogni cellula deriva da una cellula”
1857 - Pasteur dichiara che i microorganismi sono la causa delle fermentazioni.
1859 - Charles Darwin pubblica la sua teoria dell’evoluzione per selezione
naturale. Il concetto della selezione parentale e della progenie influisce
enormemente sul comportamento degli allevatori e degli agricoltori negli ultimi
decenni dell’’800, malgrado la loro ignoranza in materia di genetica.
1865 - Inizia l’era della genetica: un monaco austriaco, Gregor Mendel, scopre che
i tratti genetici sono trasmessi dai genitori alla progenie in modo prevedibile: la
legge dell’ereditarietà
1870 – 1890
- Utilizzando la teoria di Darwin, alcuni riproduttori di piante incrociano piante di
cotone, ottenendo centinaia di varietà di qualità superiore.
- Agricoltori, per la prima volta inoculano con batteri in grado di fissare l’azoto i loro
campi per aumentarne la resa
- William James Beal produce in laboratorio il primo ibrido sperimentale di mais
- 1877 - Koch sviluppa una tecnica per colorare ed identificare i batteri
- 1878 - Laval sviluppa la prima centrifuga
- 1879 - Fleming scopre la cromatina, le strutture a bastoncelli all’interno del nucleo
della cellula che successivamente saranno chiamati cromosomi.
1900
- La Drosophila (un insetto della frutta) viene impiegata nei primi studi sui geni
1902
- Appare, per la prima volta, il termine “immunologia”
1906
- Viene coniato il termine “genetica”
1911
- Rous scopre il primo virus responsabile del cancro
1914
- I batteri vengono impiegati per la prima volta in Manchester (U.K.)per concimare
campi
1915
- Sono scoperti i fagi o virus batterici
1919
- In una stampa viene utilizzato, per la prima volta il termine “biotecnologia”
1920
5
-
Evans e Long scoprono l’ormone umano della crescita
1928
- Alexander Fleming scopre le caratteristiche antibiotiche della penicillina
- Iniziano in Europa tests su piccola scala dell’impiego di formulati a base di Bacillus
thuringiensis (Bt) per il controllo del corn borer. La commercializzazione di questo
biopesticida inizia in Francia nel 1938
- Karpechenko incrocia ravanelli e cavoli, creando fertili progenie tra piante di generi
diversi
- Laibach, per primo, utilizza residui di embrioni per ottenere ibridi da incroci ampi di
colture; la tecnica è oggi nota come ibridizzazione
1933
- Viene commercializzato mais ibrido, sviluppato da Henry Wallace nel 1920. La
coltivazione di mais ibrido elimina la necessità di conservare i semi in quanto la
considerevole resa supera l’aumento dei costi per l’acquisto annuale dei semi.
1938
- Viene coniato il termine “biologia molecolare”
1941
- Viene impiegato per la prima volta il termine “ingegneria genetica” dal microbiologo
danese A. Jost nel corso di una conferenza sulla riproduzione nei lieviti all’Istituto
tecnico di Lwow in Polonia.
1942
- Viene impiegato il microscopio elettronico per identificare e caratterizzare un
batteriofago, un virus che infetta i batteri
- La penicillina viene prodotta dai microbi
1944
- Si scopre che il materiale genetico proveniente da virus differenti può essere
combinato per formare un nuovo tipo di virus; è un esempio di ricombinazione
genetica
1947
- McClintock scopre nel mais elementi transponibili o “jumping genes”
1949
- Pauling dimostra che l’anemia drepanocitica è un’affezione molecolare derivante
da una mutazione nella parte proteica della molecola dell’emoglobina
1951
- Viene tentata con successo l’inseminazione artificiale di bestiame utilizzando seme
congelato
1953
- La rivista scientifica Nature pubblica il lavoro di James Watson e Francis Cricks
che descrive la struttura a doppia elica del DNA, dando così inizio all’era della
moderna genetica
6
1954
- Vengono sviluppate tecniche di coltura cellulare
1955
- Per la prima volta viene isolato un enzima coinvolto nella sintesi degli acidi nucleici
1956
- Il processo di fermentazione viene perfezionato in Giappone
- Kornberg scopre l’enzima DNA-polimerasi I, che permette di capire in quale modo
avviene la replicazione del DNA
1958
- Viene dimostrato che l’anemia drepanocitica deriva dalla variazione di un solo
aminoacido nella parte proteica della molecola dell’emoglobina
- Il DNA viene prodotto in vitro per la prima volta
1959
- Vengono prodotti i primi fungicidi per uso sistemico.
- Si cominciano a delineare i vari passaggi della biosintesi delle proteine
1960
- Viene scoperto l’RNA messaggero
- Vengono prodotte molecole ibride DNA-RNA
1961
- Viene registrato negli USA il primo biopesticida: il Bacillus thuringiensis o Bt
1964
- L’International Rice Research Institute nelle Filippine inizia la “Rivoluzione verde”
con nuove varietà di riso che duplicano la resa rispetto alle varietà precedenti se
trattati con quantità sufficienti di fertilizzanti
1965
- Harrys e Watkins effettuano con successo la prima fusione di cellule umane con
cellule di ratto
1966
- Il codice genetico viene aperto dimostrando che una sequenza di tre basi
nucleotidiche (un codone) determina ciascuno dei 20 aminoacidi
1967
- Viene perfezionato il primo autoanalizzatore per le proteine
1969
- Un enzima viene sintetizzato “in vitro” per la prima volta
1970
7
-
Sono identificate specifiche nucleasi di restrizione, aprendo la via alla clonazione
dei geni
Vengono scoperti enzimi di restrizione che possono tagliare e ricombinare
materiale genetico
1971
- Per la prima volta viene effettuata la sintesi completa di un gene
1972
- Si scopre che la composizione del DNA umano è, al 99%, simile a quello degli
scimpanzé e dei gorilla
- Inizianto gli esperimenti di trasferimento di embrioni
1973
- Stanley Cohen e Herbert Boyer perfezionano le tecniche di ingegneria genetica per
tagliare e ricombinare DNA (usando enzimi di restrizione e ligasi) e riproducono il
nuovo DNA nei batteri
1975
- In California viene prodotto il primo anticorpo monoclonale
1976
- La tecnica del DNA ricombinante è applicata per la prima volta nell’uomo in una
malattia ereditaria
- L’ibridizzazione molecolare è utilizzata per la diagnosi prenatale di alfa-talassemia
- Geni del lievito sono espressi in E. coli
- Per la prima volta sono determinate le sequenze delle coppie di basi per uno
specifico gene (A, C, T, G)
1977
- Avviene la prima espressione di un gene umano nei batteri
1978
- Viene identificata la struttura fine dei virus
- Viene prodotta per la prima volta l’insulina umana ricombinante
- Viene dimostrata la possibilità di introdurre nel DNA specifiche mutazioni in
specifici siti.
1979
- Viene sintetizzato per la prima volta l’ormone umano della crescita
1980
- Viene sviluppata la prima apparecchiatura per la sintesi di un gene
- Per la prima volta un gene umano, che codifica per la proteina interferone, viene
introdotto in un battere
1981
- All’Università dell’Ohio vengono prodotti, per la prima volta, animali transgenici,
trasferendo geni da altri animali in topi.
- La Cina inizia, per la prima volta, a clonare pesci (una carpa dorata)
8
1982
- Viene sviluppato il primo vaccino da DNA ricombinante per uso animale
- Avviene la prima trasformazione genetica di una cellula vegetale utilizzando la
petunia
1983
- Viene ideata la tecnica PCR (Polymerase Chain Reaction) che impiega il calore e
gli enzimi per produrre una serie illimitata di copie di geni o frammenti di geni;
diventerà il principale strumento nella ricerca biotecnologica e nello sviluppo dei
prodotti
- Viene effettuata la prima trasformazione genetica di cellule vegetali utilizzando
plasmidi TI
- Viene sintetizzato il primo cromosoma artificiale
- Sono scoperti i primi markers genetici per specifiche malattie ereditarie
- Viene coltivata la prima pianta derivante da tecniche biotecnologiche: la petunia
- Viene accertato per la prima volta, nella petunia, che piante modificate
geneticamente trasmettono i nuovi tratti alla progenie
1984
- Viene sviluppata la tecnica dell’impronta digitale del DNA
- Viene clonato e sequenziato l’intero genoma del virus dell’immunodeficienza
dell’uomo
1985
- Vengono scoperti i markers per l’insufficienza renale e la fibrosi cistica
- Per la prima volta vengono sperimentate piante resistenti agli insetti, ai virus ed ai
batteri
1986
- Viene prodotto il primo vaccino derivante da ingegneria genetica: il vaccino
dell’epatite B
- Viene prodotto il primo farmaco anticancro derivante da procedimenti
biotrecnologici: l’interferone
- Ricercatori dell’Universita di Berkley (California) descrivono per la prima volta
come combinare anticorpi ed enzimi per produrre farmaci
- Sono condotte le prime sperimentazioni in campo di piante ingegnerizzate
(tabacco)
1987
- Sono condotte le prime sperimentazioni in campo per piante utilizzate
nell’alimentazione umana (pomodoro)
- Frostban, un battere geneticamente modificato che inibisce il congelamento delle
colture, viene sperimentato su piante di fragola e su patate
1988
- Viene rilasciato, negli USA, il primo brevetto per un animale transgenico (topo)
1989
- Prima sperimentazione in campo del cotone Bt
1990
9
-
-
Viene introdotto sul mercato “Chy-Max” una forma dell’enzima chimosina prodotto
artificialmente ed utilizzato per la produzione di formaggio. Si tratta del primo
prodotto derivante da tecnologia del DNA ricombinante utilizzato nella catena
alimentare
Iniziano le applicazioni della biotecnologia in terapia genica
Viene avviata la prima produzione di proteine del latte umano per le formulazioni
destinate ai bambini
Viene prodotto il primo mais resistente agli insetti: il mais Bt
Nel Regno Unito viene approvato il primo prodotto derivante da modificazione
genetica: il lievito
Iniziano le prime sperimentazioni di modificazione genetica su un vertebrato (trota)
L’Unione Europea emana la direttiva 90/220/CEE che detta regole per l’emissione
deliberata nell’ambiente di organismi geneticamente modificati (OGM) e la direttiva
90/219/CEE che riguarda l’impiego confinato di microorganismi geneticamente
modificati (MOGM)
1992
- Scienziati americani e britannici mettono a punto una tecnica in vitro per rilevare
malformazioni genetiche, quali fibrosi cistica ed emofilia, negli embrioni
1993
- La FDA (Food and Drug Administration) dichiara che gli alimenti geneticamente
modificati non risultano pericolosi e non richiedono una regolamentazione specifica
- L’Italia, con i decreti legislativi n. 91 e n. 92 del 3 marzo 1993, recepisce
rispettivamente le direttive 90/219/CEE e 90/220/CEE.
1994
- Viene scoperto il primo gene responsabile del cancro polmonare
1995
- Viene effettuato il primo trapianto di midollo osseo dal babbuino all’uomo in un
paziente affetto da AIDS
- Viene determinata per la prima volta la sequenza completa di un gene di un
organismo vivente diverso da un virus, il battere Hemophilus influenzae
- La terapia genica, la modulazione del sistema immunitario e gli anticorpi
geneticamente ingegnerizzati entrano a far parte dell’armamentario terapeutico per
la guerra contro il cancro
1997
- Viene clonato il primo animale partendo da una cellula di adulto: la pecora Dolly in
Scozia
- Sono commercializzati i primi prodotti transgenici resistenti agli insetti ed alle erbe
infestanti: soia RR (Roundup Ready) e cotone Bollgard resistente agli insetti
- Dati OECD rilevano che nel modo sono circa 5 milioni gli ettari coltivati a prodotti
transgenici; la maggior parte in USA, Argentina, Australia, Canada, Cina e Messico
- Viene annunciata la clonazione di due scimmie Rhesus da ricercatori dell’Oregon
- Viene messa a punto una nuova tecnica per la ricerca dei geni responsabili di
provocare malattie genetiche; tale tecnica combina PCR, DNA chips e programmi
computerizzati
1998
10
-
Scienziati giapponesi della Kinki University dichiarano di aver clonato nove vitelli
identici utilizzando cellule provenienti da una sola mucca
Cellule embrionali staminali vengono utilizzate per rigenerare tessuti
Una prima mappa del genoma umano mostra la disposizione di più di 30.000 geni
Cinque Paesi del sud-est asiatico formano un consorzio per produrre papaya
resistente alle malattie
2000
- Viene sviluppata la prima mappa completa del genoma di una pianta:; Arabidopsis
thaliana
- Circa 110 milioni di acri sono coltivati con colture transgeniche in 13 Paesi del
mondo
- Viene annunciata la sperimentazione del “golden rice” la cui tecnologia sarà resa
disponibile ai Paesi in via di sviluppo nella speranza di migliorare la nutrizione dei
relativi abitanti e prevenire alcune forme di cecità
- Prima sperimentazione di coltura transgenica in Kenya: patata dolce resistente ai
virus
2001
- Completata la prima mappatura completa del genoma di una pianta utilizzata
nell’alimentazione: il riso
- Viene pubblicata la mappatura completa della sequenza del genoma umano.
11
APPLICAZIONI DELLA MODERNA
BIOTECNOLOGIA
1.
Tecnologia degli anticorpi monoclonali
Questo tipo di tecnologia utilizza cellule del sistema immunitario per formare
proteine chiamate anticorpi, dotate di estrema specificità, tanto che, ad esempio,
quelle che proteggono dal virus dell’influenza in un certo inverno, non hanno efficacia
nei confronti di piccole variazioni del virus nell’inverno successivo. La specificità degli
anticorpi fa sì che essi rappresentino degli strumenti efficaci per localizzare ed
analizzare con estrema accuratezza sostanze presenti in minima quantità. Il loro
impiego, ad esempio, si rivela importante per:
-
2.
distinguere cellule cancerogene da cellule normali;
individuare inquinanti ambientali;
diagnosticare malattie infettive nell’uomo, negli animali e nelle piante in maniera
più rapida e più accurata che con i metodi tradizionali.
Tecnologia delle colture cellulari
Per questo tipo di tecnologia si impiegano cellule fatte sviluppare al di fuori degli
organismi viventi. Con una coltura di cellule di mammifero, i tests che utilizzano
animali possono essere sostituiti con tests cellulari al fine di valutare la sicurezza e
l’efficacia dei medicamenti; inoltre sono in fase di sviluppo anche sostanze
terapeutiche cellulari. Cellule nuove e sane, prodotte da colture di cellule staminali,
possono sostituire cellule malfunzionanti in soggetti affetti dal morbo di Parkinson e
ripristinare la funzionalità organica in soggetti colpiti da infarto o attacchi cardiaci.
12
Colture cellulari di piante hanno fornito l’opportunità economicamente
vantaggiosa e ambientalmente corretta di ottenere prodotti naturali dotati di valore
terapeutico, quali, ad esempio il principio attivo paclitaxel.
Utilizzando colture cellulari per la crescita di microorganismi in grado di infettare
insetti, si sarà in grado di uccidere selettivamente insetti infestanti, quali zanzare,
bruchi, ecc. senza danneggiare quelli ritenuti utili, quali le api da miele.
3.
Tecnologia della clonazione
La clonazione permette di generare una serie di molecole, cellule, piante o
animali geneticamente identici. Nella clonazione molecolare il termine “clone” si
riferisce ad un gene o ad un frammento di DNA ed anche ad una collezione di cellule o
organismi, quali i batteri, contenenti il frammento di DNA clonato. La clonazione
cellulare, un tipo di coltura cellulare, produce “linee cellulari” di cellule identiche. Nella
tecnologia degli anticorpi monoclonali, si isola una cellula da un insieme di cellule
produttrici di anticorpi e, quindi, si genera una linea cellulare da questa cellula. Si
possono produrre cloni di piante piantando piccole parti di piante completamente
sviluppate, ma la clonazione animale richiede cellule specializzate per la riproduzione,
uova o cellule embrionali, nei primi stadi dello sviluppo.
Sebbene il debutto della pecora clonata Dolly nel 1997 abbia messo in luce la
clonazione animale, i biologi clonarono i primi animali nel 1952 trasferendo materiale
genetico dal nucleo di cellule embrionali di rana a uova di rana che poi si svilupparono
in girini geneticamente identici. Utilizzando una tecnica simile di trasferimento
nucleare, gli scienziati clonarono per la prima volta animali nella metà degli anni ’80 e
hanno, a tutt’oggi, prodotto centinaia di animali, ovini e giovani embrioni che sono stati
portati a termine da femmine delegate.
Dolly è stata considerata una forzatura scientifica non perché rappresentava un
clone, ma perché la sorgente del suo materiale genetico erano cellule di un animale
adulto e non embrionali. Prima di Dolly, gli scienziati pensavano che il materiale
genetico derivante da cellule di un animale adulto non potesse essere utilizzato per lo
sviluppo completo di un animale perché le cellule cominciavano a diventare
specializzate in certe tipologie e non potevano “ricordare” in che modo dar luogo ad un
organismo completo.
Poiché la tecnologia della clonazione può essere utilizzata per produrre
molecole, piante, alcuni animali e embrioni di mammifero, le sue applicazioni sono
enormemente ampie.
La clonazione molecolare fornisce le basi della rivoluzione della biologia
molecolare ed è uno strumento fondamentale ed essenziale della ricerca, dello
sviluppo e della commercializzazione in campo biotecnologico. Virtualmente, tutte le
applicazioni della tecnologia da DNA ricombinante, dalla ricerca di base alla
produzione farmaceutica, dipendono dalla clonazione molecolare, terminologia ormai
talmente utilizzata che nella comunità scientifica “clonare” è diventato sinonimo di
inserzione di un frammento di DNA in una molecola esistente di DNA. Anche
l’identificazione e la mappatura dei geni dipende dalla clonazione molecolare; e,
ancora una volta, “clonare” può significare identificare e mappare un gene, indicando
13
così l’importanza della clonazione molecolare per queste applicazioni. Sia l’ampia
definizione di clone che il ruolo essenziale che la clonazione molecolare gioca nella
ricerca e produzione biotecnologica necessitano che leggi e regolamenti che coprano
altri tipi di clonazione siano attentamente prodotte.
Anche la clonazione cellulare rappresenta un altro strumento fondamentale
della ricerca, sviluppo e commercializzazione in campo biotecnologico. Tutte le
applicazioni di anticorpi monoclonali, la riproduzione di piante transgeniche da singole
cellule, i prodotti farmaceutici derivanti da colture cellulari di mammifero e la
generazione di cellule e tessuti terapeutici dipendono dalla clonazione molecolare.
Queste ed altre potenziali applicazioni devono anche tener conto di qualsiasi
normativa regolamentare della clonazione.
La clonazione animale ci ha aiutato a migliorare rapidamente nell’ambito della
crescita del bestiame per due decadi ed è stata un importante strumento per le
ricerche scientifiche a partire dagli anni ’50. L’ingegneria genetica, insieme alla
clonazione animale, sta fornendo eccellenti modelli animali per lo studio delle malattie
genetiche, della vecchiaia e del cancro e, in futuro, aiuterà a scoprire farmaci e
valutare altre forme di terapia, quali la terapia genica e cellulare. Da ultimo, la
clonazione animale potrà rappresentare in futuro uno strumento particolarmente utile
per la salvaguardia di specie animali in via di estinzione.
4.
Tecnologia della modificazione genetica
Questo tipo di tecnologia, spesso indicata come tecnologia del DNA
ricombinante, si esplica, sia in natura che per opera dell’uomo, combinando materiale
genetico proveniente da due diverse fonti. L’uomo ha iniziato a combinare materiale
genetico di piante commestibili e di animali migliaia di anni fa mediante selezione di
ciò che voleva riprodurre.
Riproducendo selettivamente entità con tratti genetici di valore, escludendone
altri dalla riproduzione, si è in grado di modificare la costituzione delle piante e degli
animali domestici. Tecniche per effettuare riproduzioni selettive maggiormente
prevedibili e precise sono in continua evoluzione, specialmente dopo la scoperta delle
basi genetiche dell’ereditarietà agli inizi del novecento.
Attualmente, oltre ad utilizzare la riproduzione selettiva per combinare materiale
genetico di valore da diversi organismi, si è in grado di combinare geni a livello
molecolare utilizzando le tecniche di modificazione genetica più aggiornate. La
riproduzione selettiva e la modificazione genetica sembrano, fondamentalmente
identificarsi l’una con l’altra, ma in effetti vi sono importanti differenze.
Nella modificazione genetica, si trasferiscono singoli geni le cui funzioni sono
note da un organismo ad un altro; nella riproduzione selettiva viene, invece, trasferita
un’ampia serie di geni, le cui funzioni sono, per lo più, sconosciute. Rendendo le
manipolazioni più precise ed i risultati più certi, si fa diminuire il rischio di produrre
organismi con tratti inattesi e si evita la perdita di tempo legata alla “sperimentazione
per vedere cosa succede” della riproduzione selettiva.
Oggi, si sta utilizzando la tecnologia della modificazione genetica per:
14
-
produrre di nuove medicine e vaccini più sicuri;
trattare di alcune malattie genetiche,
intensificare l’impiego di agenti di biocontrollo in agricoltura,
aumentare le rese in agricoltura e diminuire i costi di produzione,
ridurre la comparsa di caratteristiche allergologiche di alcuni alimenti,
migliorare il valore nutrizionale degli alimenti,
sviluppare materie plastiche biodegradabili,
diminuire l’inquinamento dell’aria e delle acque.
Un tipo particolare di tecnologia di modificazione genetica è rappresentato dalla
tecnologia antisenso che utilizza acidi nucleici a catena corta per bloccare la
produzione di proteine di geni specifici. Questa tecnologia è impiegata, attualmente,
per:
-
5.
rallentare il deterioramento degli alimenti,
controllo delle malattie virali,
inibizione delle infiammazioni.
Tecnologia delle proteine ingegnerizzate
Questo tipo di tecnologia è spesso impiegata congiuntamente a quella della
modificazione genetica per migliorare le proteine esistenti, di norma enzimi, e creare
proteine non riscontrate in natura. Queste nuove e migliori proteine favoriscono lo
sviluppo di processi industriali ecologicamente sostenibili poiché rappresentano
risorse biodegradabili rinnovabili.
Contrariamente ad altri catalizzatori utilizzati nei processi di fabbricazione a
livello industriale, gli enzimi, quali biocatalizzatori, si dissolvono in acqua e operano
meglio ad un pH neutro e a temperature relativamente basse. Poiché i biocatalizzatori
sono più specifici dei catalizzatori chimici, essi sono in grado anche di produrre una
quantità inferiore di impurezze non volute.
Le industrie chimica, tessile, farmaceutica, cartaria, dell’alimentazione umana
ed animale, dell’energia, sono favorite da una produzione più pulita e maggiormente
efficiente resa possibile dall’utilizzazione di biocatalizzatori nel corso dei processi
produttivi.
I tratti che rendono i biocatalizzatori vantaggiosi sotto l’aspetto ambientale
possono, tuttavia, non essere validi in alcune tipologie di processi industriali. La
maggior parte degli enzimi, infatti, non è attiva a temperature superiori a 40°C; gli
scienziati stanno cercando di ovviare questo inconveniente utilizzando proteine
ingegnerizzate per aumentare la stabilità degli enzimi in condizioni drastiche di
produzione.
6.
Tecnologie ibride
Le tecnologie sopra descritte, che si basano quasi esclusivamente sul bagaglio
di conoscenze inerenti cellule e molecole biologiche, hanno fornito un’ampia serie di
15
nuove opzioni. Oggi si stanno anche combinando le conoscenze dei processi biologici
con i progressi della scienza e le innovazioni tecnologiche in altre discipline, che
stanno portando alla creazione di una serie di nuove e sinergiche tecnologie.
Tecnologia dei biosensori
Questa tecnologia accoppia le conoscenze in campo biologico con i progressi
della microelettronica. Un biosensore è costituito da un componente biologico, come
una cellula o un anticorpo, legato ad un minuscolo trasduttore. I biosensori controllano
congegni che si basano sulla specificità di cellule e molecole per identificare e
determinare sostanze in concentrazioni estremamente basse. Quando la sostanza che
interessa collide con il componente biologico, il trasduttore produce un segnale
elettronico digitale proporzionale alla concentrazione della sostanza. I biosensori
possono:
-
misurare il valore nutrizionale, la freschezza e la sicurezza degli alimenti,
fornire le camere ospedaliere di emergenza di strumentazione atta alla valutazione
dei componenti vitali del sangue,
localizzare e determinare gli inquinanti ambientali.
Tecnologia dei chips di DNA
Deriva da un connubio tra l’industria di produzione dei semiconduttori e
genetica molecolare; essa trasformerà l’analisi genetica poiché permetterà
analizzare decine di migliaia di geni contemporaneamente in un singolo chip.
processo di fabbricazione dei microchips e dei chips di DNA è simile, in linea
principio, ma, invece di utilizzare raggi luminosi per incidere i circuiti al silicone,
apparecchiature automatiche di fabbricazione dei chips di DNA operano attraverso
deposizione di un insieme di frammenti di DNA su un vetrino.
la
di
Il
di
le
la
La tecnologia del chip di DNA viene impiegata per:
-
rilevare mutazioni nei geni responsabili di malattie;
monitorare l’attività di un gene;
diagnosticare malattie infettive ed identificare il miglior trattamento antibiotico;
identificare geni importanti per la produzione di colture;
migliorare lo screening per i microorganismi utilizzati per la bonifica biologica dei
siti inquinati.
La tecnologia del chip di DNA risulterà fondamentale per convertire dati genetici
grezzi ottenuti dal progetto sul genoma umano in prodotti utili. La sequenza del
genoma umano, mentre rappresenta un rimarchevole risultato, fornisce solo la prima
pietra miliare di una prossima rivoluzione in campo medico. La sequenza genica e la
mappatura dei dati rappresentano un piccolo mezzo finché non si riuscirà a
determinare l’attività dei vari geni. Questo campo di studio, noto come genomica
funzionale, aiuta a tradurre i dati sull’identificazione dei geni e sulla sequenza del DNA
in funzioni biologiche.
16
Qualsiasi studio sulla funzione dei geni è, in definitiva, uno studio di proteine.
Ciascuna cellula produce migliaia di proteine, ognuna con una funzione specifica.
Questa collezione di proteine in una cellula è nota come proteoma e, diversamente dal
genoma, che è sempre lo stesso, indipendentemente dal tipo di cellula, il proteoma
varia da un tipo di cellula al successivo. La scienza del proteoma tenta di identificare il
profilo proteico di ciascuna cellula tipo, di determinare le differenze delle proteine tra
cellule sane e malate e di scoprire non solo le funzioni specifiche delle proteine ma
anche come queste interagiscono con altre proteine.
Né la genomica funzionale, né la proteomica rappresentano un punto di arrivo
per sé stesse. Il loro valore in campo medico risulterà nell’identificare obiettivi
terapeutici specifici e fornire un aiuto a comprendere la complessa biochimica dei
processi delle malattie.
Tecnologia della bioinformatica
Utilizza
strumenti
informatici
forniti
dalla
rivoluzione
tecnologica
dell’informazione, quali software statistici, simulazioni grafiche e gestione di banche
dati per organizzare ed analizzare informazioni sui sistemi biologici che, in campo
biotecnologico, sono rappresentate da informazioni sulle cellule e sulle molecole
biologiche. Utilizzando un altro prodotto della rivoluzione dell’informazione, Internet, si
possono trasmettere queste informazioni in tutto il mondo.
Le tecnologie descritte prima, da quella degli anticorpi monoclonali a quella dei
chips di DNA, forniscono una quantità massiccia di informazioni, oltre a prodotti utili.
Senza metodi per organizzare ed analizzare i dati grezzi, tuttavia, non saremmo in
grado di trasformarli in conoscenze, di comprenderli e, da ultimo, di trasformarli in
prodotti. La tecnologia bioinformatica fornisce questi strumenti e i metodi per
organizzare, accedere, processare ed integrare i dati provenienti da fonti diverse, in
maniera consistente. Questa uniformità, unita al linguaggio universale della vita a
livello molecolare, favorisce la collaborazione internazionale tra scienziati che studiano
piante, animali o microorganismi.
La tecnologia bioinformatica ci aiuta a:
-
effettuare la mappatura del genoma ed identificare i geni;
determinare la struttura delle proteine e simulare interazioni proteiche;
scoprire nuovi obiettivi terapeutici e formulare medicine per detti obiettivi;
valutare gli effetti di mutazioni virtuali nelle funzioni di un gene
17
TUTELA DELLA SALUTE
Il settore della tutela della salute è anche quello che ha conosciuto le prime
applicazioni e nel quale le biotecnologie hanno offerto, ad oggi, il contributo più
significativo in termini di ricerca e sviluppo di nuovi prodotti.
Le biotecnologie, in questo ambito, utilizzano sostanze proprie del corpo
umano, quali proteine, enzimi, anticorpi ed altre sostanze prodotte naturalmente per
combattere infezioni e malattie; esse impiegano anche altri organismi viventi – cellule
di piante e animali, virus e lieviti – per la produzione su larga scala di medicine per uso
umano.
Il settore della tutela della salute è anche quello che ha conosciuto le prime
applicazioni e nel quale le biotecnologie hanno offerto, ad oggi, il contributo più
significativo in termini di ricerca e sviluppo di nuovi prodotti.
L’utilizzo delle biotecnologie, applicate alla ricerca su gravi e diffuse patologie,
ha consentito non solo di creare nuove sostanze farmacologiche, ma anche di
sviluppare nuove terapie e nuovi metodi diagnostici. La ricerca biotecnologica ha
portato, infatti, all’identificazione di classi completamente nuove di farmaci, basati sulla
comprensione della struttura e della funzione di geni e proteine.
Vi sono quattro aree in campo medico in cui la biotecnologia viene utilizzata:
farmaci, vaccini, diagnostici e terapia genica.
1.
Farmaci
Attualmente sono disponibili diversi farmaci biotecnologici per il trattamento di
diverse affezioni, tra le quali anemia, diabete, fibrosi cistica, deficienze nella crescita,
emofilia, epatite, rigetto nei trapianti, leucemia ed altri tipi di affezioni tumorali
In campo oncologico la ricerca è stata indirizzata verso sostanze con una
citotossicità (capacità di distruggere cellule) maggiore per le cellule tumorali che per le
altre.
18
2.
Vaccini
Fino agli anni ’70 per la produzione di vaccini si utilizzavano forme attenuate o
uccise di virus o batteri per introdurre antigeni nel corpo umano. Gli antigeni sono
proteine situate sulla superficie dei virus che il sistema immunitario utilizza per
identificare il patogeno. Il corpo umano, quindi, produce anticorpi che presentano
resistenza alla malattia.
Un vaccino biotecnologico consiste, invece, solamente dell’antigene e non del
patogeno intero. Isolando gli antigeni e producendoli in laboratorio è possibile, poi,
produrre vaccini più sicuri, con un maggior grado di purezza, esenti da contaminazioni
con altri patogeni.
3.
Diagnostici
Si utilizzano anticorpi monoclonali che riconoscono in modo specifico le
sostanze antigeniche (immunodiagnostica), sonde nucleotidiche in grado di
riconoscere delle specifiche sequenze di DNA e l’”impronta molecolare” basata
sull’identificazione di un quadro di parecchie frazioni di DNA ottenute con adatti
trattamenti enzimatici
4.
Terapia genica
La terapia genica utilizza i geni stessi per trattare le malattie genetiche
ereditarie. Nella terapia sostitutiva, un gene mancante o difettoso, può essere
sostituito per compensare la causa genetica dell’affezione; alcune volte, invece, le
cellule sono rimosse dal paziente, modificate per opporsi all’affezione e reinserite nel
corpo; in altri casi, nuove cellule sono introdotte per produrre un necessario fattore
cellulare di crescita o per attivare una benefica funzione cellulare.
5.
Sviluppi futuri
Senza dubbio la biotecnologia ha già ottenuto un significativo impatto nei
confronti della diagnosi, della prevenzione e del trattamento delle malattie, ma, forse, il
meglio deve ancora venire. Si sta entrando in una nuova era per le ricerche in campo
medico e vi saranno nuovi progressi nella tutela della salute resi possibili dall’aumento
esponenziale delle conoscenze sulla struttura e le funzioni dei geni.
I progressi nelle conoscenze scientifiche porteranno sicuramente a nuovi e
radicali approcci alla tutela della salute e la pratica medica subirà profondi
cambiamenti, divenendo più comprensibile ed integrata, altamente individualizzata e
più preventiva che curativa.
Progressi rivoluzionari nella ricerca medica, nello sviluppo di prodotti e nella
gestione delle affezioni saranno orientate dal rapido e correlato evolversi di discipline
scientifiche quali la genomica e la proteomica. Queste aree di studio stanno mettendo
in luce il preciso meccanismo che guida e dirige i processi biologici e stanno fornendo
dettagliate informazioni sulle basi molecolari di complesse affezioni. Le conoscenze
fornite da queste due aree possono servire come fondamenti per:
19
-
tests predittivi per prevenire affezioni che richiedono specifici interventi;
modifiche sostanziali nei processi per la scoperta, il controllo e lo sviluppo di
nuovi farmaci;
terapie che orientano e spesso correggono le cause biochimiche che sono
alla base di una affezione piuttosto che alleviarne semplicemente i sintomi.
Genomica
La genomica rappresenta lo studio scientifico del genoma e del ruolo dei geni,
individuali o collettivi, nel determinare la struttura, orientare lo sviluppo e controllare le
funzioni biologiche. Può essere suddivisa in due branche, una strutturale e una
funzionale.
La genomica strutturale focalizza gli aspetti fisici del genoma e comprende la
costruzione e lo studio di vari tipi di mappe del genoma e il sequenziamento su larga
scala del DNA. Il Progetto sul Genoma Umano, avviato nel 1990 con lo scopo primario
di determinare le sequenze del genoma umano, rappresenta una ricerca su grande
scala nell’ambito della genomica strutturale. Altri progetti di genomica strutturale
hanno permesso di avere la mappatura del genoma e la completa sequenza del DNA
per molti microbi causa di malattie infettive.
Oltre alla mappatura ed al sequenziamento genomico, l’obiettivo delle ricerche
nell’ambito della genomica strutturale è rappresentato dalla scoperta, isolamento,
localizzazione e caratterizzazione dei geni. Conoscendo l’identità, la locazione e la
sequenza di certi geni, si possono ottenere prodotti utili per la diagnosi, il trattamento e
la prevenzione di malattie, anche se precisi dettagli sulla funzione del gene restano
sconosciuti. Ad esempio, i dati sulla sequenza possono rappresentare una base utile
per sviluppare tests diagnostici per infezioni microbiche, malattie ereditarie e
suscettibilità a sostanze tossiche presenti nell’ambiente. Inoltre, alcuni interventi
terapeutici, quali la terapia genica e l’inibizione genetica antisenso, dipendono dalla
identificazione del gene e dai dati sulla sequenza forniti dagli studi di genomica
strutturale. Le sequenze microbiche del DNA possono anche essere usate per
produrre vaccini DNA
Tuttavia, l’enorme quantità di informazioni, così come i nuovi tests diagnostici, i
farmaci e i vaccini ottenuti dalla genomica strutturale, rappresentano solo la punta di
un iceberg nella tutela della salute. Le informazioni sulla sequenza genica dicono poco
o nulla sul ruolo che il gene gioca per la salute e nella malattia e, molto raramente,
l’identificazione del gene si traduce direttamente nell’identificazione di nuovi strumenti
terapeutici.
Per comprendere appieno un gene è necessario investigare la sua funzione: i
tratti o le caratteristiche su cui influisce, le interazioni con altri geni, lo spettro di attività
in condizioni diverse e cosa succede se non funziona. E’ questo il campo d’azione
della genomica funzionale.
Alcuni studi di questa area sono orientati sui tratti visibili e determinabili conferiti
ad un organismo da un determinato gene. Speciali tecniche cancellano selettivamente
geni individuali o ne sopprimono l’attività, e quindi si osservano gli effetti. Altri studi
sono, invece, orientati sulle variazioni delle attività di un gene.
20
Ricerche si stanno effettuando sulla funzione delle cellule utilizzando chips con
DNA per monitorare l’attività fluttuante dei geni, a differenti stadi di sviluppo e in
differenti condizioni ambientali. Vengono utilizzate le medesime tecniche per
identificare geni la cui attività è modificata in tessuti malati e investigare come nuovi
farmaci possono intervenire sull’attività del gene. Per esempio, la valutazione delle
modificazioni nell’attività di un gene, che si verificano quando le cellule cancerogene
iniziano a proliferare, rivela i geni che stimolano la proliferazione cellulare e fornisce
obiettivi chiari per l’intervento terapeutico. Sono anche state utilizzate informazioni
sull’attività genetica di cellule sane per localizzare ed isolare geni in grado di produrre
proteine di valore terapeutico.
Proteomica
La genomica funzionale viene impiegata per rispondere ad alcune domande in
merito al ruolo dei geni, nel soggetto sano o malato, senza andare ad indagare nel
mondo delle proteine. Tuttavia, il sentiero che porta dal gene alla malattia è
pavimentato con proteine e, quindi, in ultima analisi, è necessario combinare la
genomica funzionale con la proteomica per capire a fondo il meccanismo molecolare
di una malattia. Inoltre, ciascuna proteina del sentiero è un potenziale obiettivo per
interventi terapeutici così come un potenziale marker per diagnosticare una malattia a
vari stadi del suo sviluppo.
Il proteoma rappresenta la totalità delle proteine e la proteomica è indirizzata
verso:
-
la catalogazione delle proteine prodotte da differenti tipi di cellule, in tempi diversi e
sotto differenti condizioni (es.: soggetto sano o malato);
la determinazione della sequenza aminoacidica delle proteine e di altri aspetti della
composizione chimica che possono influire sulla sua funzione;
la determinazione della funzione della proteina e della sua struttura
tridimensionale;
la valutazione di come una proteina interagisce con altre proteine, in caso di
soggetto sano o di soggetto malato.
La proteomica, inoltre, può essere utile nel settore dei farmaci in quanto:
-
è orientata strategicamente verso molecole specifiche per la scoperta, e sviluppo di
farmaci;
identifica farmaci sicuri ed efficaci ad uno stadio precoce del processo di ricerca;
sviluppa tests di rilevazione per markers molecolari che indicano la comparsa di
una malattia prima che cellule visibili subiscano modificazioni o appaiano i sintomi;
identifica potenziali effetti collaterali di nuovi farmaci o di quelli esistenti;
identifica il farmaco migliore per il tratta mento di una malattia all’interno di un
sottogruppo di pazienti, permettendo, in questo modo, di individualizzare il
trattamento.
21
FARMACI AUTORIZZATI OTTENUTI TRAMITE
PROCEDIMENTI
PROCEDIMENTI BIOTECNOLOGICI
PINCIPIO ATTIVO
HTLV-I/HTLVII EIA
IMPIEGO TERAPEUTICO
Rilevazione degli anticorpi HTLVI/HTLVII nel siero o plasma
DATA
DI
AUTORIZZAZIONE
Agosto 1997
Amphotericin B (complesso Trattamento delle infezioni fungine invasive i pazienti refrattari Novembre 1995
lipidico iniettabile
o intolleranti alla Amphotericin B convenzionale
Docosanol
Trattamento topico delle infezioni recidive da herpes simplex
Argatroban
Anticoagulante per la profilassi o trattamento di trombosi in Luglio 2000
pazienti con trombocitopenia indotta da eparina
Interferon gamma-1b
Trattamento di granulomatosi cronica
Dicembre 1990
Trattamento di gravi forme di osteopetrosi
Febbraio 2000
Trattamento dell’infarto miocardico acuto
Novembre 1987
Trattamento dell’embolia polmonare acuta massiva
Giugno 1990
Alteplase ricombinante
Luglio 2000
Trattamento di fatto ischemico acuto entro 3 ore dalla Giugno 1996
comparsa
Adenosina deaminasi
Trattamento di gravi affezioni combinate da immunodeficienza Marzo 1990
Albumina umana
Trattamento dello shock ipovolemico; additivo in emodialisi; Gennaio 1986
impiego nelle procedure di bypass cardipolmonare
Doxorubicina cloridrato in Terapia secondaria del sarcoma di Kaposi in pazienti affetti da Novembre 1995
formulazione liposomiale
AIDS;
Giugno 1999
Carcinoma metastatico delle ovaie in pazienti con affezioni
refrattarie sia al paclitaxel che ai regimi chemioterapici a base
di platino
Etanercept
Trattamento di moderata/media artrite reumatoide in pazienti Novembre 1998
non rispondenti o con risposta inadeguata ad uno o più
antireumatici
Trattamento della fase giovanile poliarticolare dell’artrite Maggio 1999
reumatoide
Trattamento primario di moderata/media artrite reumatoide
Giugno 2000
22
Vaccino ricombinante
contro l’epatite B
Trattamento dell’epatite B
Settembre 1989
Trattamento di pazienti adulti con infezione cronica da epatite Agosto 1998
C
Eritropoietina alfa
Trattamento dell’anemia associata con insufficienza renale e Giugno 1989
dell'anemia in pazienti affetti da AIDS e trattati con Retrovir
Utilizzazione anche in pediatria
Fertinex
Luglio 1999
Trattamento dell’infertilità femminile per stimolare l’ovulazione Agosto 1996
in donne con disturbi dell’ovulazione e in donne sottoposte a
tecniche di fecondazione assistita
Follitropina beta (ormone Trattamento dell’infertilità
follicolo-stimolante
ricombinante)
Settembre 1997
Sermorelin
Trattamento delle carenze di ormone della crescita nei Agosto 1995
bambini
Novembre 1997
Trattamento delle carenze di ormone della crescita negli adulti
Follitropina alfa
Trattamento dell’infertilità non dovuta ad insufficienza ovarica Settembre 1998
primaria
Trattamento dell’infertilità nell’uomo
Giugno 2000
Fattore antiemofilico
ricombinante (Fattore VIII)
Trattamento dell’emofilia A
Febbraio 1994
Trastuzumab
Trattamento di pazienti con tumore metastatico al seno con Settembre 1998
abnorme produzione di proteina HER2
Hetastarch
Sostituto volemico del plasma nel corso di operazioni Marzo 1999
chirurgiche
Insulina umana
ricombinante
Trattamento del diabete
Ottobre 1982
Fattore antiemofilico umano Trattamento e prevenzione degli episodi di sanguinamento in Aprile 1999
pazienti adulti con emofilia A; episodi spontanei o traumatici di
(complesso)
sanguinamento in casi gravi di sindrome di Willebrand in
pazienti adulti e pediatrici e in casi moderati della stessa
sindrome quando il trattamento con desmopressina risulta
inadeguato
Somatotropina
ricombinante
Trattamento delle carenze di ormone della crescita nei Agosto 1996
bambini
Marzo 1997
Trattamento delle sindromi da deficienza di somatotropina
negli adulti
23
Interferone alfa 1
Trattamento dell’epatite (HCV) in pazienti adulti con Ottobre 1997
insufficienza epatica compensata e che prersentano anticorpi
anti-HCV nel siero e/o HCV RNA
Trattamento successivo di pazienti con infezione da HCV e Dicembre 1999
che hanno tollerato una fase iniziale di terapia con interferone
Eptifibatide iniettabile
Trattamento di pazienti con sindrome coronarica acuta e Maggio 1998
angioplastica
Insulina glargina
Trattamento di pazienti adulti e pediatrici affetti da diabete di Aprile 2000
tipo 2
Cladribina
Trattamento primario della tricoleucemia
Marzo 1993
Betametasone
Trattamento antinfiammatorio delle dermatosi
Febbraio 1999
Gemtuzumab ozogamicina
Trattamento della leucemia mieloide positiva acuta in pazienti Maggio 2000
con oltre 60 anni che non possono essere assoggettati a
trattamento citotossico
Tossina botulinica di tipo B
Trattamento della distonia cervicale
Oprelvekin
Prevenzione della trombocitopenia grave
chemioterapia in pazienti affetti da tumore
Filgrastim
Trattamento della neutropenia indotta da chemioterapia
Dicembre 2000
indotta
da Novembre 1997
Febbraio 1991
Trattamento della neutropenia a seguito di trapianto di midollo Giugno 1994
osseo
Trattamento della neutropenia cronica grave
Trattamento in caso di fallimento di
midollo osseo
Dicembre 1994
trapianto omologo di Dicembre 1995
Mobilizzazione di PBPCs a seguito di chemioterapia
Aprile 1998
Trattamento della leucemia non linfocitica acuta
Dicembre 1987
Trattamento del cancro della prostata refrattario agli ormoni
Novembre 1996
Trattamento della sclerosi multipla secondaria progressiva
Febbraio 2000
Clobetasol propionato
(schiuma allo 0,5%)
Trattamento a breve termine delle dermatosi cutanee
moderate o di media gravità
Maggio 2000
PEG-L-asparaginasi
Trattamento della leucemia linfoblastica acuta in pazienti Febbraio 1999
sensibili alla L-asparaginasi
Mitoxantrone cloridrato
24
Denileukina diftitox
Trattamento di pazienti con persistenti o ricorrenti linfomi Febbraio 1999
cutanei delle cellule T, la cui parte maligna esprime il
componente CD25 del recettore dell’interleukina 2
Muromonab-CD3
Trattamento del rigetto nei trapianti di rene
Giugno 1986
Gonadotropina corionica
umana ricombinante
Trattamento dell’infertilità femminile
Settembre 2000
Alitretinoin
Trattamento topico di lesioni cutanee in pazienti con sarcoma Febbraio 1999
di Kaposi correlato ad AIDS
Porfimer sodico
Trattamento palliativo del cancro esofageo parzialmente o Novembre 1995
totalmente ostruttivo
Repaglinide
Trattamento del diabete di tipo 2
Diphteria CRM 197 protein
Vaccino per bambini di 12-15 mesi per la prevenzione della Febbraio 2000
difterite
Aldesleukin
Trattamento del carcinoma renale
Maggio 1992
Trattamento del melanoma metastatico
Gennaio 1998
Dicembre 1997
Somatrem
Trattamento della carenza di ormone della crescita nei Ottobre 1985
bambini
Modafinil
Per migliorare l’attenzione in pazienti
sonnolenza diurna associata a narcolessia
Dornase alfa ricombinante
Trattamento della fibrosi cistica lieve o moderata
Dicembre 1993
Trattamento della fibrosi cistica in fase avanzata
Dicembre 1996
Trattamento pediatrico in bambini dai 3 mesi ai quattro anni
Marzo 1998
con
eccessiva Dicembre 1998
Lepirudin (rDNA)
Trattamento anticoagulante in pazienti con trombocitopenia Marzo 1998
indotta da eparina associata ad affezioni tromboemboliche
Becaplermin gel
Fattore di crescita delle piastrine per il trattamento delle ulcere Dicembre 1997
diabetiche ai piedi
Infliximab
Trattamento a breve termine delle forme moderate o gravi del Agosto 1998
morbo di Crohn
Trattamento dei pazienti
rispondenti al metrotrexato
con
artrite
reumatoide
non Novembre 1999
25
Rituximab
Trattamento di alcuni tipi di linfomi non Hodgkin
Novembre 1997
Sevelamer cloridrato
Riduzione del fosforo serico in pazienti con insufficienza Novembre 1998
renale all’ultimo stadio
Riduzione del fosforo serico in pazienti emodialitici con Luglio 2000
insufficienza renale all’ultimo stadio
Abciximab
Riduzione delle complicazioni ematiche acute dovute a Dicembre 1994
coaguli in pazienti con angioplastica ad alto rischio
Riduzione delle complicazioni ematiche acute dovute a Dicembre 1997
coaguli in pazienti da sottoporre ad intervento coronarico
Immunoglobulina arricchita Prevenzione contro il virus respiratorio sinciziale in bambini al Gennaio 1996
in anticorpi contro il virus di sotto dei due anni con displasia broncopolmonare o
respiratio sinciziale
prematuri
Trattamento della tricoleucemia
Giugno 1986
Trattamento del sarcoma di Kaposi correlato all’AIDS
Novembre 1988
Epatite C
Novembre 1995
Fluoxetina cloridrato
Trattamento delle turbe premestruali
Luglio 2000
Basiliximab
Prevenzione degli episodi acuti di rigetto nei soggetti Maggio 1998
sottoposti a trapianto di rene
Palivizumab
Prevenzione di gravi affezioni del tratto inferiore dell’apparato Giugno 1998
respiratorio causate dal virus respiratorio sinciziale in pazienti
a rischio in età pediatrica
Oseltamivir fosfato
Trattamento dei più comuni ceppi di virus influenzali Ottobre 1999
nell’adulto
Novembre 2000
Prevenzione dell’influenza negli adulti e nei ragazzi
Dicembre 2000
Trattamento degli attacchi acuti di influenza in bambini con età
superiore ad 1 anno
Bexarotene
Trattamento topico di lesioni cutanee in pazienti con linfoma Giugno 2000
cutaneo agli stadi iniziali
Tenecteplase
Trattamento dell’infarto miocardico acuto
Giugno 2000
Arsenico triossido
Trattamento della leucemia promielocitica acuta
Settembre 2000
Interferone alfa-2a
26
Cidofovir iniettabile
Trattamento delle retiniti da citomegalovirus in pazienti affetti Giugno 1996
da AIDS
Verteporfin
Aprile 2000
Trattamento delle forme umide della degenerazione maculare
in pazienti anziani
Fomivirsen sodico
iniettabile
Trattamento delle retiniti da citomegalovirus in pazienti con Agosto 1998
AIDS
Colesevelam iniettabile
Riduzione dei livelli di colesterolo LDL da solo o associato Maggio 2000
all’inibitore della
HMG-CoA reduttasi in pazienti
ipercolesterolemici
Daclizumab
Prevenzione del rigetto nel trapianto di reni
Zonisamide
Terapia coadiuvante nel trattamento delle crisi parziali di Marzo 2000
epilessia negli adulti
Dicembre 1997
27
AGRICOLTURA
In agricoltura il ricorso alle moderne biotecnologie permette di inserire nelle piante
caratteristiche in grado di incrementare sensibilmente la produttività delle colture, di
migliorare la qualità dei raccolti e le proprietà nutrizionali dei prodotti e di ridurre anche
l’impatto ambientale dell’attività agricola.
Gli agricoltori nel corso dei secoli hanno lavorato al miglioramento delle colture
attraverso incroci e innesti e selezionando e seminando semi con caratteristiche sempre
migliori, sia in termini di resa che di proprietà intrinseche e di resistenza alle malattie. Con
queste tecniche e procedure essi hanno modificato il patrimonio genetico delle loro colture
molto prima dell’avvento della moderna genetica.
Gli strumenti a disposizione oggi permettono di selezionare i geni che producono
determinati tratti e spostare questi ultimi da una pianta all’altra con un procedimento che
risulta più preciso e selettivo di quello tradizionale.
Il problema della fame nel modo
Nel 1900 la popolazione mondiale era di circa 1,6 miliardi; oggi, all’inizio del nuovo
secolo il numero è cresciuto fino a 6 miliardi e si stima che si arriverà a circa 10 miliardi entro
il 2030. Attualmente il 70% della popolazione coltiva ciò che basta per la propria
alimentazione, mentre si prevede che entro il 2025 la metà della popolazione vivrà in grandi
città e si affiderà, per la propria alimentazione, alla rete di distribuzione commerciale. Alcune
stime indicano che la quantità mondiale di alimenti dovrà raddoppiare nei prossimi 30 anni se
si vuole tenere il passo con l’aumento della popolazione.
Mentre i Paesi industrializzati producono un surplus di generi di prima necessità, come
riso, mais e cereali, molti altri Paesi non sono autosufficienti spesso a causa di condizioni
28
climatiche e ambientali estremamente sfavorevoli che rendono difficile la coltivazione di
colture tradizionali.
I procedimenti biotecnologici possono rendere possibile l’acclimatazione del
patrimonio genetico di una pianta in modo che essa possa crescere in aree con climi
eccezionalmente caldi o freddi, secchi o umidi, con ciò rendendo autosufficienti, da un punto
di vista dell’alimentazione, le popolazioni che vivono in tali aree.
Se le aspettative verranno mantenute, l’impiego delle biotecnologie in agricoltura
potrebbe portare ad un aumento delle rese, ad una notevole flessibilità nelle condizioni
ambientali di crescita, ad un minor impiego di pesticidi e ad un miglioramento delle qualità
nutrizionali degli alimenti derivati.
Il problema ambientale
Al di là di eventuali benefici sia di tipo agricolo che economico, le biotecnologie
rappresentano una grande promessa nella potenziale capacità di aumentare la resa delle
colture senza l’utilizzo di maggori quantità di pesticidi. Ad esempio, proteine che sono
tossiche solo per alcuni insetti e prive di pericoli per altri tipi di animali o per l’uomo, sono
prodotte dal Bacillus thuringiensis, o Bt, un organismo che si trova comunemente nel suolo.
Trasferendo i geni che producono queste proteine in una pianta, si può rendere la pianta
tossica per quegli insetti che normalmente si nutrono con essa. Questo fatto porta ad una
riduzione dell’impiego di pesticidi.
Altri prodotti derivati dalla moderna biotecologia, quali, ad esempio, la pasta di legno
modificata impiegata nella produzione della carta, richiedono l’utilizzazione di minori
quantitativi di acqua o di altre risorse naturali e producono meno rifiuti nel corso del ciclo
produttivo, ottenendo, poi, un materiale di qualità migliore
Gli incroci e le ibridizzazioni
L’agricoltura tradizionale, per secoli, ha impiegato queste due tecniche per cercare di
migliorare la qualità e la resa delle colture e per superare gli ostacoli naturali posti dai virus e
dalle infestazioni. Le due tecniche comportano la riproduzione controllata delle piante con le
caratteristiche desiderate (o con assenza di caratteristiche indesiderati) per produrre
generazioni successive che presentino i tratti migliori degli organismi progenitori.
Nel mondo d’oggi, praticamente tutte le piante (e anche gli animali) prodotte per
l’impiego in alimentazione derivano da incroci e ibridizzazioni; sfortunatamente queste
tecniche sono spesso costose, richiedono molto tempo, risultano poco efficienti e sono
soggette a delle limitazioni pratiche. Ad esempio, produrre mais con resistenza naturale a
certi insetti può comportare, nel caso sia possibile, dozzine di generazioni da incroci
tradizionali.
Inoltre, alcuni degli altri metodi per poter ottenere una crescita normale di una pianta
(controllo dei virus, degli insetti, delle infestanti, ecc.)possono essere adottati solo utilizzando
pesticidi chimici che possono provocare danni all’ambiente circostante.
Utilizzando le biotecnologie si può seguire un’altra via: prendere il gene responsabile
della produzione di una sostanza che produce un battere specificatamente tossico per certi
29
insetti e trasferirlo su una pianta. Le cellule della pianta acquisiscono la nuova informazione
genetica come propria e producono, a loro volta, la proteina che protegge la pianta
dall’insetto senza la necessità dell’impiego di pesticidi chimici.
Biopesticidi
I biopesticidi si basano sull’impiego di agenti naturali come microorganismi e composti
a base di acidi grassi. Essi sono tossici per specifici infestanti ma non per l’uomo, gli animali,
i pesci, gli uccelli o insetti benefici; inoltre, possono controllare anche infestanti che abbiano
sviluppato resistenza a pesticidi convenzionali.
Uno dei più comuni microorganismi utilizzati come biopesticidi è il Bt. Diverse proteine
del Bt sono letali per alcune specie di insetti e, pertanto, utilizzando il Bt nelle formulazioni di
pesticidi si possono eliminare insetti bersaglio senza l’impiego di pesticidi chimici.
E’ anche possibile utilizzare i ferormoni, sostanze naturali che gli insetti producono per
attrarre l'altro sesso. Nell’impiego come pesticidi i ferormoni sono utilizzati per attrarre gli
insetti lontano dalle piante.
Tolleranza agli erbicidi
Le condizioni di coltivazione buone per determinate colture possono anche favorire lo
sviluppo di erbe infestanti che possono ridurre la resa della coltura ed è per questo motivo
che sulla coltura vengono irrorati erbicidi, spesso più volte durante il ciclo di crescita, con
costi elevati e possibili problemi per l’ambiente, oltreché con diminuzione della resa del
prodotto..
Utilizzando le biotecnologie è possibile rendere la coltura resistente ad uno specifico
erbicida (ad esempio glifosate o glufosinate) in modo che spruzzandolo esso possa uccidere
solo le erbe infestanti, ma non avere effetti sulla coltura.
Resistenza agli insetti
Siamo in condizioni, oggi di trasferire le informazioni genetiche di un dato battere,
quale ad esempio il Bt, letale solo per uno specifico insetto, ma non per l’uomo o gli animali,
in piante sulle quali l’insetto si alimenta. Pertanto, la pianta che una volta era fonte di
alimentazione per l’insetto, diventa il suo assassino. Questo processo, che non comporta
problemi per l’uomo, riduce la necessità di irrorare le colture con pesticidi chimici per
controllare le infestazioni.
Sono anche allo studio prodotti in grado di controllare gli insetti al pari dei comuni
insetticidi chimici, riducendo, quindi, l’impiego di questi ultimi.
La regolamentazione
30
Unione Europea
Poiché combinando specifici geni dal donatore alla pianta ospite non si altera la
struttura di base della pianta ospite, il risultato della modificazione genetica è prevedibile e
può essere attentamente controllata.
La politica regolatoria in questa materia, che negli Stati Uniti d’America si è andata
sviluppando a partire dal 1986, in Europa ha preso l’avvio nel 1990 con la direttiva
90/220/CEE sull’emissione deliberata nell’ambiente di organismi geneticamente modificati
(OGM). Tale direttiva sarà sostituita dalla direttiva 2001/18/CE del 12 marzo 2001 che
entrerà in vigore dal 18 ottobre 2002 e che risulta più aderente alle attuali conoscenze
scientifiche ed al progresso tecnologico
Secondo la direttiva 90/220/CEE, il termine “rilascio deliberato” copre sia i rilasci di
OGM a scopo di ricerca e sviluppo che l’immissione sul mercato nel territorio dell’U.E. di
prodotti contenenti o costituiti da OGM. Con il termine “immissione sul mercato” si intende,
invece, la messa a disposizione del prodotto per la vendita o per l’impiego da parte di terzi.
La direttiva prevede che siano presentate domande separate e che si attuino
procedure diverse per il rilascio delle autorizzazioni a scopo di ricerca e sviluppo o per
l’immissione sul mercato. Le emissioni a scopo di ricerca e sviluppo avvengono, di solito, su
piccola scala e rappresentano una fase essenziale nello sviluppo di un nuovo prodotto
poiché i tests preliminari in laboratorio o in serre non sono adeguati a valutare le
caratteristiche dei prodotti in rapporto al loro impatto ambientale. I rilasci proposti sono
valutati individualmente e lo sviluppo del prodotto stesso deve procedere per fasi successive,
ad esempio attraverso un parere positivo per ciascuna fase per quanto attiene la protezione
della salute e dell’ambiente.
Inoltre, la direttiva è stata emanata anche con lo scopo di armonizzare la legislazione,
i regolamenti e le procedure amministrative nei singoli Stati membri dell’U.E .in modo da dare
piena attuazione ai requisiti per il mercato interno.
Italia
La direttiva 90/220/CEE è stata recepita nell’ordinamento legislativo nazionale con il
decreto legislativo 3 marzo 1993, n. 92, e il Ministero della salute rappresenta l’Autorità
competente per la materia, cioè l’Autorità responsabile per l’attuazione amministrativa della
legislazione a livello nazionale e per i rapporti con l’Unione Europea. Tuttavia, alcune funzioni
della direttiva sono riferite a fattispecie che, da ultimo, richiedono decisioni da adottare a
livello del Consiglio dei Ministri dell’ambiente, quali, ad esempio, i casi in cui le Autorità
competenti degli Stati membri non raggiungono l’accordo per l’immissione sul mercato di
OGM
La legislazione nazionale, inter alia:
31
-
traspone i requisiti della direttiva nella legislazione nazionale
designa il Ministero della salute come Autorità competente
introduce un sistema di controllo per i rilasci deliberati a scopo di ricerca e svilupp
introduce procedure per la valutazione delle notifiche per il rilascio
dell’autorizzazione all’immissione sul mercato di prodotti GM
stabilisce delle sanzioni per coloro che non ottemperano alle condizioni previste
dalla normativa vigente
dà mandato al Ministero della salute di istituire una Commissione interministeriale
per la valutazione delle notifiche.
Sulla base della normativa vigente nessun rilascio deliberato di OGM può essere
attuato in Italia senza che sia stato emanata la relativa autorizzazione da parte del Ministero
della salute, sulla base dei requisiti sottospecificati:
-
-
in caso di rilascio a scopo di ricerca e sviluppo devono essere seguite le
procedure previste nel titolo II del decreto egislativo 3 marzo 1993, n. 92,
in caso di richiesta di immissione sul mercato di un prodotto contenente OGM (ad
esclusione dei prodotti per l’alimentazione umana) devono essere seguite le
procedure previste dal Titolo III del decreto legislativo 3 marzo 1993, n. 92, o della
parte C della direttiva 90/220/CEE a seconda che l’Italia rappresenti il Paese
rapporteur o meno,
in caso di prodotti destinati all’alimentazione umana contenenti OGM o fabbricati
utilizzando tecniche di modificazione genetica, il relativo assenso può essere
ottenuto seguendo le procedure previste dal Regolamento (CE) 258/97 sui nuovi
alimenti e per il quale è sempre il Ministero della salute a rappresentare l’Autorità
competente.
L’autorizzazione all’immissione sul mercato di un prodotto a base di o contenente
OGM può essere rilasciata, ai sensi del D.L.vo 3 marzo 1993, n. 92, o della direttiva
90/220/CEE, solo dopo che sia stata completata con esito favorevole la fase di ricerca e
sviluppo e sia stata condotta una valutazione del rischio secondo quanto previsto dal
medesimo D.L.vo. Le procedure per la commercializzazione dei prodotti si sviluppano sia a
livello comunitario che a livello nazionale, dal momento che l’autorizzazione rilasciata
dall’Autorità competente in uno Stato membro è valida per l’intera U. E. previa conferma da
parte delle Autorità competenti di tutti gli altri Stati membri; in caso contrario deve essere
applicata la procedura che coinvolge, da ultimo, il Consiglio dei Ministri dell’U.E.
Valutazione del rischio
Tutti i requisiti regolatori relativi al rilascio di OGM sono basati sulla valutazione del
rischio ad esso correlato. Tale valutazione è obbligatoria, deve essere condotta dal
notificante e prendere in considerazione gli eventuali effetti per la salute umana e per
l’ambiente. I dati presentati, la loro valutazione e la valutazione della bibliografia
internazionale al riguardo da parte dell’Autorità competente rappresentano gli elementi
fondamentali di giudizio, da un punto di vista della sicurezza, di una notifica di rilascio
deliberato.
La valutazione del rischio, di solito, procede attraverso le seguenti fasi:
32
1.
2.
3.
4.
5.
identificazione dei rischi correlati con l’OGM
valutazione dell’ambiente in cui verrà rilasciato l’OGM e condizioni previste per
il rilascio; stima della probabilità che ciascun tipo di pericolo sia attuale e delle
relative conseguenze;
utilizzazione dei dati della fase 2 per valutare il rischio associato a ciascuna
situazione di pericolo
valutazione delle situazioni di pericolo che possono causare un rischio; se
quest’ultimo non è ad un livello accettabile, modificazione del suo impatto
agendo sulle condizioni di rilascio dell’OGM e ripetizione delle fasi di cui ai
punti2 e 3.
considerazione del rischio di ciascuna fase e valutazione del rischio
complessivo per la salute umana e per l’ambiente.
Qualora si evinca uno specifico rischio o un grado di incertezza, dovranno essere
attuate appropriate procedure di gestione del rischio per prevenire effetti dannosi per la
popolazione o per l’ambiente. Nel caso in cui le procedure di gestione del rischio non risultino
in grado di proteggere la salute umana e l'ambiente, l'Autorità competente dovrà negare
l’autorizzazione al rilascio.
La modifica della direttiva 90/220/CEE, attuata con la direttiva 2001/18/CE,
comprende delle misure per rafforzare notevolmente il processo di valutazione del rischio
prevedendo espliciti requisiti per un approccio comune da seguire in ciascun caso; questo
approccio è contenuto in un allegato che riflette le linee guida internazionali correlate al
problema della sicurezza in campo biotecnologico.
Argomentazioni
pubblica
tecnico-scientifiche
correlate
alle
preoccupazioni
dell’opinione
Sulla base dell’esperienza maturata dalla pratica applicazione della normativa vigente,
sono stati identificati alcuni punti chiave, di ordine tecnico-scientifico, che sono di corrente
preoccupazione per l’opinione pubblica in rapporto al rilascio deliberato nell’ambiente di
OGM:
(a)
impiego di geni resistenti agli antibiotici come markers per identificare
organismi geneticamente modificati; le preoccupazioni sono correlate con:
-
possibilità di interferenza con l’impiego di antibiotici utilizzati in medicina
umana o veterinaria, ad es. l’ampicillina
-
possibilità teorica del trasferimento dei geni antibiotico-resistenti dalle
piante geneticamente modificate ai microorganismi del suolo,
aumentando in tal modo, nell’ambiente, il numero di microorganismi
resistenti agli antibiotici, e possibilità di trasferimento dei geni antibioticoresistenti ad altri organismi (non del suolo) inclusi i microorganismi
-
possibilità che geni antibiotico-resistenti siano trasferiti (accidentalmente
o in altro modo) in organismi che risultano patogeni per l’uomo, per gli
animali o per le piante, il che potrebbe compromettere gli effetti di una
terapia antibiotica
33
-
(b)
(c)
(d)
reale necessità dell’impiego di tali geni e, in caso essi siano impiegati,
possibilità di eliminarli una volta che abbiano esplicato la loro funzione
primaria.
rilascio di piante che sono state geneticamente modificate per renderle
resistenti ad uno specifico erbicida: le preoccupazioni sono correlate con
-
la possibilità che i semi dispersi durante il raccolto possano crescere
come erbe infestanti in futuri raccolti e che, al di là di rappresentare una
seccatura, potrebbero essere difficili da controllare. Il problema si
esacerberebbe se un susseguente raccolto presentasse la resistenza
allo stesso erbicida (es.: attraverso modificazione genetica) sebbene ciò
si possa ridurre mediante rotazione delle coltivazioni;
-
la possibilità che colture resistenti all’erbicida possano portare alla
disseminazione della resistenza ad altre colture e/o a erbe infestanti di
specie correlate o selvagge, o che il trasferimento di gene tra piante con
resistenza a differenti erbicidi possa portare a piante, incluse le erbacce,
che sviluppano resistenza multipla creando così serie difficoltà per il
controllo;
−
una commercializzazione di colture resistenti all’erbicida che possa
portare ad un incremento e/o ad un maggior uso indiscriminato di
specifici erbicidi con associati rischi ambientali;
−
la possibilità di creare nuovi metaboliti e residui;
−
le implicazioni derivanti dalla resistenza a specifici erbicidi per gli erbicidi
utili normalmente disponibili;
−
la possibilità che questo settore possa contribuire potenzialmente ad un
continuo impiego e ad una dipendenza dai prodotti chimici per il controllo
delle erbe infestanti.
rilascio di piante con inserito il gene della tossina Bt con lo scopo di
renderle resistenti a specifici insetti: le preoccupazioni sono correlate con:
−
la possibilità dello sviluppo di resistenza al gene della tossina Bt in
specie bersaglio da raccolti geneticamente modificati ed il conseguente
mancato utilizzo di validi pesticidi naturali;
−
il possibile effetto correlato all’espressione delle tossine Bt in tutte le parti
delle piante geneticamente modificate.
preoccupazioni di tipo tossicologico e allergenico che comprendono:
−
la possibilità che i geni introdotti possano avere proprietà tossiche o
possano portare alla produzione di tossine nell’OGM;
−
l’involontaria riattivazione di vie metaboliche inattive per le sostanze
tossiche nella pianta;
34
−
la possibilità che il o i geni introdotti possano modificare le proprietà
allergeniche di piante coltivate destinate ad usi alimentari in campo
umano o veterinario, o di sostanze naturali quale il polline.
35
PRODOTTI TRANSGENICI AUTORIZZATI
NEL TERRITORIO DELL’UNIONE EUROPEA
PRODOTTO
Tabacco
CARATTERISTICA
INSERITA
Tolleranza agli erbicidi
IMPIEGHI AUTORIZZATI
Immissione sul mercato
DATA DI
AUTORIZZAZIONE
Giugno 1994
Colza semi maschio Tolleranza agli erbicidi
sterili
Febbraio 1996
Coltivazione per ottenere semi
No in alimentazione umana o
veterinaria
Soia semi
Tolleranza agli erbicidi
Manipolazione
nell’ambiente Aprile 1996
durante l’importazione nonché
prima e durante la trasformazione
in frazioni non vitali
Cicoria maschio
sterile
Tolleranza agli erbicidi
Scopi riproduttivi
Mais Bt-176
Tolleranza agli erbicidi e Immissione in commercio, in Gennaio 1997
particolare
per
alimentazione
resistenza agli insetti
umana ed animale
Colza semi maschio Tolleranza agli erbicidi
sterili
Maggio 1996
Coltivazione
e
manipolazione Giugno 1997
nell’ambiente prima e durante la
trasformazione in frazioni non vitali
Garofano
Introduzione dei geni dfr Immissione in commercio
e hfl al fine di modificare
la colorazione dei fiori
Colza primaverile
semi
Tolleranza agli erbicidi
Manipolazione
nell’ambiente Aprile 1998
durante l’importazione nonché
prima
e
durante
l’immagazzinamento
e
la
trasformazione
Mais T-25
Tolleranza agli erbicidi
Immissione in commercio
Aprile 1998
Mais MON-810
Resistenza agli insetti
Immissione in commercio
Aprile 1998
Dicembre 1997
36
Mais Bt-11
Tolleranza agli erbicidi e Importazione e trasformazione con Aprile 1998
resistenza agli insetti
esclusione della coltivazione
Garofano
Inserimento del gene acc Immissione in commercio
al fine di aumentare la
durata della fioritura nei
vasi
Ottobre 1998
Garofano
Inserimento dei geni dfr e Immissione in commercio
bp40 al fine di modificare
la colorazione dei fiori
Ottobre 1998
37
PODOTTI TRANSGENICI IN FASE DI
SPERIMENTAZIONE A LIVELLO
MONDIALE
PRODOTTO
CARATTERISTICHE IN STUDIO
Cotone
Tolleranza agli erbicidi; resistenza agli insetti
Patata
Modifica del contenuto in amido; resistenza agli insetti; tolleranza agli erbicidi
Mela
Resistenza agli insetti
Banana
Resistenza agli attacchi fungini
Riso
Tolleranza agli erbicidi; aumento del contenuto in vitamina A e vitamina E
Fragola
Tolleranza agli erbicidi; resistenza agli attacchi fungini
Lattuga
Tolleranza agli erbicidi
Barbabietola da zucchero
Tolleranza agli erbicidi
Grano
Tolleranza agli erbicidi
Pomodoro
Miglioramento della conservabilità (da 10 a 40 giorni) e delle caratteristiche
organolettiche
Girasole
Produzione di olio con minor contenuto di acidi grassi e miglioramento della
stabilità in rapporto alla temperatura di conservazione
Arachidi
Produzione di frutti con elevato contenuto di acido oleico e, quindi, migliore
conservabilità dei prodotti derivati
38
DATI STATISTICI SULLE
COLTIVAZIONI TRANSGENICHE A
LIVELLO MONDIALE
(Rif.: Clive James: “Global Review of Commercialized Transgenic Crops: 2001” ISAAA Brief N° 24-2001 Ithaca,
N.Y.)
Area globale coltivata (in milioni di ettari)nei Paesi industrializzati ed in quelli in via di sviluppo tra il
1996 e il 2001
1996
1997
1998
1999
2000
2001
Paesi
industrializzati
2
9,5
23
32,4
34,1
37,9
Paesi in via di
sviluppo
0,5
1,5
4,5
7,5
10,1
14,7
Area globale coltivata (in milioni di ettari) tra il 1997 ed il 2001 in rapporto ai principali tipi di coltura
COLTURA
1997
1998
1999
2000
2001
Soia semi
5,2
14,5
21,6
25,8
33,3
Mais
4,0
7,9
11,1
10,3
9,8
Cotone
2,0
2,5
3,7
5,3
6,8
Colza
1,9
2,6
3,4
2,8
5,7
39
Area globale coltivata (in milioni di ettari) suddivisa per Paesi nel triennio 1999-2001
PAESE
1999
%
2000
%
2001
%
USA
28,7
72
30,3
68
35,7
68
Argentina
6,7
17
10.0
23
11,8
23
Canada
4,0
10
3,0
7
3,2
6
Cina
0,3
1
0,5
1
1,5
3
Sud Africa
0,1
<1
0,2
<1
0,2
<1
Australia
0,1
<1
0,2
<1
0,2
<1
Romania
<0,1
<1
<0,1
<1
<0,1
<1
Messico
<0,1
<1
<0,1
<1
<0,1
<1
Bulgaria
--
--
<0,1
<1
<0,1
<1
Spagna
<0,1
<1
<0,1
<1
<0,1
<1
Germania
--
--
<0,1
<1
<0,1
<1
Francia
<0,1
<1
<0,1
<1
--
<1
Portogallo
<0,1
<1
--
--
--
--
Ukraina
<0,1
<1
--
--
--
--
Uruguay
--
--
<0,1
<1
<0,1
<1
TOTALE
39,9
100
44,2
100
52,6
100
40
Area globale coltivata (in milioni di ettari) suddivisa per coltura nel triennio 1999-2001
COLTURA
1999
%
2000
%
2001
%
Soia semi
21,6
54
25,8
58
33,3
63
Mais
11,1
28
10,3
23
9,8
19
Cotone
3,7
9
5,3
12
6,8
13
Colza
3,4
9
2,8
7
2,7
5
Patata
<0,1
<1
<0,1
<1
<0,1
<1
Zucchino
<0,1
<1
<0,1
<1
<0,1
<1
Papaya
<0,1
<1
<0,1
<1
<0,1
<1
TOTALE
39,9
100
44,2
100
52,6
100
Area globale coltivata (in milioni di ettari) tra il 1995 ed il 2001 in rapporto ai tratti inseriti
TRATTO INSERITO
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
Tolleranza agli erbicidi
0,3
1,3
6,5
20
28,1
32,7
43,6
Resistenza agli insetti
0,2
1,2
4,5
7
8,9
8,3
7,8
Tolleranza agli erbicidi e
resistenza agli insetti
0
0
0
0,5
2,9
3,2
4,2
41
Area globale coltivata (in milioni di ettari) suddivisa per tratti inseriti nel triennio 1999-2001
TRATTO INSERITO
1999
%
2000
%
2001
%
Tolleranza agli erbicidi
28,1
71
32,7
74
40,6
77
Resistenza agli insetti
8,9
22
8,3
19
7,8
15
Tolleranza agli erbicidi e resistenza agli insetti
2,9
7
3,2
7
4,2
8
Resistenza ai virus /Altro
<0,1
<1
<0,1
<1
<0,1
<1
TOTALE
39,9
100
44,2
100
52,6
100
Percentuale di area coltivata con colture transgeniche rispetto all’area globale coltivata (in milioni di
ettari) con le principali colture
COLTURA
AREA GLOBALE
COLTIVATA
AREA TRANSGENICA
COLTIVATA
PERCENTUALE DI
AREA TRANSGENICA
Soia semi
72
33,3
46
Cotone
34
6,8
20
Colza
25
2,8
11
Mais
140
9,7
7
TOTALE
271
56,2
20
42
APPLICAZIONI INDUSTRIALI
Le tecniche della moderna biologia molecolare vengono utilizzate, a livello industriale,
per ridurre l’impatto ambientale dei processi produttivi e per rendere questi ultimi più
efficienti, specialmente nei settori della detergenza, del tessile e della carta. E’ prevedibile
che la biotecnologia sarà in grado di trasformare il settore industriale in maniera altrettanto
significativa quanto quello farmaceutico, contribuendo, con ciò, all’attuazione di una
sostenibilità ambientale, cioè all’utilizzo di tecnologie pulite al fine di ridurre i livelli di
inquinamento dell’ambiente e di spreco delle risorse naturali.
Negli ultimi anni i responsabili delle politiche di settore, i privati cittadini e gli altri attori
interessati hanno mostrato una sempre maggiore attenzione alla problematica dello sviluppo
sostenibile e questo fatto ha portato allo sviluppo di tecnologie biologiche che hanno
permesso la sostituzione, nei processi produttivi, di sostanze chimiche pericolose per la
salute e per l’ambiente con altre sostanze biodegradabili, favorendo in tal modo anche il
successivo smaltimento dei rifiuti (ad esempio, gli enzimi proteasici possono sostituire i
fosfati nei prodotti detergenti). Ogni modifica dei processi produttivi volta ad una produzione
“più pulita” e “più efficiente” rappresenta un passo avanti verso la sostenibilità.
In parole povere, la sostenibilità, a livello industriale, sta ad indicare l’utilizzazione, nei
processi produttivi, di tecnologie e know-how atti a ridurre i materiali e l’energia necessari, ad
ottimizzare le risorse rinnovabili, a minimizzare i rifiuti inquinanti o, comunque, tossici, a
produrre manufatti riciclabili o biodegradabili.
Per decenni una delle più importanti fonti di energia e di materie prime per i processi
produttivi è stato il petrolio; però esso rappresenta una fonte non rinnovabile e produce
inquinamento e rifiuti solidi.
Le biotecnologie, oggi, indicano una via da seguire per ridurre questo fenomeno;
infatti, attraverso esse l’impiego di rifiuti solidi rinnovabili, basati sull’impiego di biomasse,
43
potrà aumentare, comportando due notevoli vantaggi per l’ambiente, rispetto all’impiego di
processi produttivi che utilizzino il petrolio: maggiore “pulizia” e minore quantità di rifiuti.
Le biotecnologie potranno avere anche un impatto su due risorse energetiche
utilizzate nei processi produttivi: i combustibili fossili e quelli derivati dall’impiego di biomasse.
Nel caso dei combustibili fossili potrà essere ridotto il contenuto in zolfo, riducendo in tal
modo il potenziale inquinante, mentre, per i combustibili da biomasse i vantaggi per
l’ambiente sono quelli già detti prima.
Biocatalizzatori
Molti dei processi industriali utilizzano catalizzatori (di norma sono metalli o leghe o, in
qualche caso, particolari composti chimici) per favorire il verificarsi di opportune reazioni
chimiche. I biocatalizzatori hanno la stessa funzione e, per lo più, sono rappresentati da
enzimi. Attraverso procedimenti biotecnologici, gli enzimi necessari possono essere prodotti
in quantità industriali mediante fermentazione o utilizzando microorganismi geneticamente
modificati.
Gli enzimi sono individuati mediante la o le sostanze su cui agiscono; ad esempio, le
proteasi agiscono, scindendole, sulle proteine, le lipasi agiscono sugli acidi grassi o sugli oli,
le amilasi riducono gli amidi in zuccheri.
Attraverso procedimenti di tipo biotecnologico è possibile modificare la specificità del
substrato degli enzimi, aumentarne le proprietà catalitiche o ampliare la gamma di condizioni
entro le quali essi possono esplicare la loro azione al fine di renderli maggiormente
compatibili con i processi su cui devono intervenire.
Le biotecnologie offrono anche la prospettiva di sostituire i polimeri derivati dal petrolio
con polimeri di natura biologica. Il cotone geneticamente modificato attraverso un gene
batterico produce una sostanza poliestere-simile che risulta biodegradabile e ha la medesima
trama del cotone naturale, ma risulta più caldo; attraverso modificazioni genetiche sia di
piante che di microorganismi è possibile produrre il poliidrossibutirrato, una materia prima per
la produzione di materiali plastici biodegradabili..
44
ESEMPI DI APPLICAZIONI
INDUSTRIALI DEGLI ENZIMI
ENZIMA
ORIGINE
CAMPO DI APPLICAZIONE
Carboidrasi
α-amilasi
α-amilasi batterica (es. Bacillus Industria tessile, detergenti per
subtilis), α-amilasi fungina (es. biancheria e stoviglie, sciroppi a
Aspergillus niger), α-amilasi alcalina base di amido, alimentazione
animale, industria della carta
β-amilasi
Da alcuni ceppi di Bacillus
Glucoamilasi
Aspergillus
Endomyces
β-gluconasi
eso-β-1,4-gluconasi
endo-β-1,4-gluconasi
Destranasi
Da diversi microorganismi
Leuconostoc mesenteriodes
Pullulanasi
Klebsiella
aerogenes,
Bacillus Agente antimuffa per alimenti cotti
acidipulllyticus, Bacillus subtilis
Pentosanasi/Xilanasi
Thermomyces lanuginosus,
Penicillum simplicissimum
Produzione di succhi di
produzione di polpa di legno
frutta,
Lattasi
Kluyveromyces lactis, Aspergillus Eliminazione del lattosio
oryzae,
alimenti lattiero-caseari
dagli
niger,
Industria della birra, sciroppo di
maltosio
Rhizopus, Produzione di sciroppi di destrosio e
fruttosio
Industria della birra
(es. Idrolisi dei
destano
polisaccaridi
e
del
45
Proteasi
Proteasi alcalina
Bacillus
subtilis,
licheniformis
Bromelaina
Stelo di ananas
Industria alimentare
Pepsina
Stomaco dei bovini o dei porcini
Produzione di formaggi
Aminopeptidasi
Lactococcus lactis
Industria dell’alimentazione umana
e animale
Subtilisina
Bacillus subtilis var.
Bacillus licheniformis
Bacillus Industria dei detergenti, del cuoio e
delle pelli
Peptidasi
Carlsberg, Risoluzione delle chiralità
Amidasi
Glutaminasi
Bacillus, Aspergillus
Lisozima
Albume d’uovo, Saccharomyces Germicida per l’industria casearia
cerevisiae, Pichia pastoris
Penicillinacilasi
Bacillus
coli
Conversione
glutamato
della
glutamina
in
megaterium, Escherichia Sintesi chimiche
Ossidoreduttasi
Alcool deidrogenasi
Saccharomyces cerevisiae,
Thermoanarobium brockii
Sintesi chirali
Aminoacidi ossidasi
Reni di maiali, veleno di serpente
Risoluzione chirali di
racemiche di aminoacidi
Cloroperossidasi
Alghe, batteri, funghi, tessuti di Sintesi di steroidi
mammiferi
Perossidasi
Rafano
miscele
Candeggiante per lavanderie
nell’industria della cellulosa
e
46
ALTRI IMPIEGHI DELLE BIOTECNOLOGIE
AMBIENTE
La maggior parte delle applicazioni ambientali delle biotecnologie richiede l’impiego di
microorganismi (batteri, funghi, ecc.) che normalmente si trovano in natura e che permettono
di identificare e degradare i rifiuti tossici dei processi produttivi prima della loro dispersione
nell’ambiente. Alcuni sistemi avanzati che utilizzano microorganismi geneticamente modificati
sono in fase di sperimentazione nei settori del trattamento dei rifiuti e della prevenzione
dell’inquinamento soprattutto per eliminare materiali difficilmente biodegradabili, riducendo, in
tal modo, il ricorso a metodi convenzionali, ma più inquinanti, quali l’incenerimento o l’utilizzo
di discariche.
Le principali metodologie su cui ci si basa sono di due tipi: l’aggiunta nelle discariche
di “nutrienti” per stimolare l’attività dei batteri già presenti nel suolo o l’aggiunta di nuovi
batteri. I batteri, quindi, attaccano i rifiuti tossici e li trasformano in sostanze non pericolose;
dopo aver agito, essi si estinguono completamente, oppure ritornano ad un livello di
popolazione normale per l’ambiente.
Alcune volte può verificarsi che il prodotto derivato dall’azione batterica sia un prodotto
utile; il metano, per esempio, può essere ottenuto da un tipo di battere che degrada i rifiuti
liquidi contenenti zolfo derivanti dall’industria della carta.
TUTELA DEGLI ANIMALI
47
In questo settore le biotecnologie sono utilizzate soprattutto per produrre nuovi
medicamenti, inclusi i vaccini, per animali domestici e da compagnia. Altre utilizzazione
comprendono mappature del DNA per lo studio delle affinità di specie e per valutare se
popolazioni animali a rischio sono minacciate di estinzione da eccessivi incroci.
Inoltre, il controllo del DNA di singoli animali può essere utile per determinare se gli
essi costituiscono una specie distinta o una variazione geografica di un’altra specie.; ad
esempio tale controllo è impiegato per monitorare la vendita, sul mercato internazionale, di
caviale proveniente da specie di storioni in via di estinzione.
AMBIENTE MARINO
Utilizzando tecniche biotecnologiche , tra le quali l’ingegneria genetica o la biologia
molecolare, è possibile studiare la crescita e lo sviluppo di pesci e di altri organismi acquatici
e controllarne le caratteristiche quali la rapidità dello sviluppo, la resistenza alle malattie o a
condizioni ambientali sfavorevoli. Le stesse tecniche possono anche essere impiegate per
reintegrare specie in estinzione o per ridurre la crescita di organismi dannosi e limitare gli
effetti di una sovrappopolazione di pesci con conseguente deterioramento dell’ambiente in
cui vivono.
Un’ulteriore applicazione, considerando che le acque coprono i tre quarti della
superficie terrestre, riguarda lo sfruttamento del “potenziale” marino per la produzione di
nuovi prodotti farmaceutici e diagnostici, nonché di prodotti industriali e processi produttivi
maggiormente compatibili con l’ambiente.
SPAZIO
I programmi in questo settore si sono orientati, fondamentalmente, sull’applicazione
dell’ingegneria e della tecnologia per condurre ricerche sulla materia vivente in condizioni di
microgravità. Tre sono i filoni di ricerca su cui si sta operando, lo sviluppo della struttura
cristallina delle proteine, la coltura di cellule di mammifero e la coltura di tessuti .
Il corpo umano contiene più di 300.000 proteine che assicurano il corretto
funzionamento delle funzioni essenziali per la vita. Poiché, però, si conosce l’esatta struttura
solo per circa l’1% di esse, essere in grado di migliorare le conoscenze al riguardo significa
poter intervenire sulle loro funzioni in modo da migliorare lo stato di salute degli esseri
viventi.
Poiché i cristalli delle proteine si sviluppano molto più facilmente e con minori difetti
nello spazio, in condizioni di microgravità, piuttosto che sulla terra, lo studio della loro
complicata struttura attraverso bombardamento con raggi X nel corso dei voli spaziali,
dovrebbe permettere di evidenziare la posizione di ciascun atomo, facilitando, in tal modo, la
progettazione di farmaci maggiormente orientati verso la cura di specifiche affezioni. Alcune
delle proteine che si stanno studiando sono collegate ad affezioni quali AIDS, diabete,
enfisema, schistosomiasi. Sono state effettuate ricerche anche sulla rigenerazione delle fibre
nervose e si è potuta dimostrare una rigenerazione 100 volte superiore operando in
condizioni di microgravità.
Un’interessante ricerca è in atto presso il National Cancer Institute degli USA dove,
attraverso il “Unconventional Innovations Program” partito nel 1999, si stanno sviluppando
48
biosensori di invasività minimale e strumenti bioinformatici che possano individuare segnali
molecolari caratteristici dello sviluppo di cellule tumorali nel corpo unano.
Anche la stessa NASA, nel settore della protezione della salute degli astronauti, sta
sviluppando microscopici “nano-specilli” che, in assenza di un chirurgo o di un laboratorio di
analisi come si verifica sugli shuttles, possano muoversi all’interno del corpo umano
individuando e, se del caso, trattando specifiche affezioni.
Ricerche sono state effettuate anche nel settore agricolo sulla crescita dei semi in
condizioni di microgravità e si è potuto osservare, ad esempio, che il tempo medio di crescita
dei semi di soia si riduce da 110 a 62 giorni.
MISCELLANEA
DNA fingerprint (impronta digitale)
Tutti gli organismi viventi, persone, animali o piante, sono costituiti da cellule viventi
contenenti DNA, costituito da una serie di basi chimiche individuate con le lettere A, C, G e
T. Queste basi sono collegate per formare dei geni che determinano le caratteristiche di
ciascun organismo.
Ogni essere vivente (ad eccezione dei gemelli) presenta un’unica combinazione di
geni che, quando mescolati con un campione di materiale genetico (fluidi corporei, pelle,
capelli) sono riconosciuti da certi enzimi in funzione della specificità della combinazione delle
lettere A, C, G e T. Questi enzimi “tagliano” il DNA dove incontrano tale combinazione. I
frammenti della sequenza genetica tagliata formano un modello di DNA, o “impronta digitale”,
unico per ciascun individuo.
Confrontando le sequenze genetiche tagliate di due differenti campioni si ottiene una
chiara dimostrazione della loro provenienza da una medesima fonte o da un medesimo
individuo.
Questo fatto viene, ad esempio, utilizzato nei laboratori della polizia criminale dove
vengono effettuati confronti tra campioni di capelli, pelle o fluidi biologici, eventualmente
ritrovati sulla scena di un delitto e campioni prelevati da soggetti sospettati di averlo
commesso.
Riconoscimento di paternità
Il riconoscimento della paternità è possibile in quanto la tipologia del DNA di un
bambino è ereditata metà dal padre e metà dalla madre.
Per determinare la paternità, quindi, è sufficiente effettuare un confronto tra il DNA
fingerprint della madre, del bambino e del presunto padre. Le sequenze genetiche della
madre e del bambino vengono eliminate dal DNA fingerprint del bambino e ciò che rimane
deriva dal padre biologico. La conferma o meno della paternità si ottiene confrontando
queste sequenze genetiche con il DNA fingerprint del presunto padre.
Ricerche archeologiche
49
Attraverso le biotecnologie è stato possibile assemblare le migliaia di frammenti
ammassati dei Rotoli del Mar Morto. Prelevando ed analizzando campioni di DNA, è stato
possibile separare le pergamene di pelle di pecora da quelle di pelle di capra, ricostruendo,
in tal modo i rotoli nella forma originale in cui erano stati scritti.
Esami del DNA sono anche utilizzati, nel caso di fossili, per determinare la loro
provenienza sia in termini di area geografica che di era geologica. E’ stato così possibile far
luce sulla storia dell’evoluzione dell’uomo e sul modo con cui i nostri antenati lasciarono
l’Africa.
50
IL PRINCIPIO DI PRECAUZIONE
Un certo numero di recenti avvenimenti ha mostrato che l’opinione pubblica
percepisce con maggiore intensità i rischi cui sono potenzialmente esposte le popolazioni o il
loro ambiente.
Lo straordinario sviluppo dei mezzi di comunicazione ha favorito questa nuova
capacità di cogliere l’emergere di nuovi rischi, prima che le ricerche scientifiche abbiano
potuto fare piena luce sul problema. I responsabili politici debbono, quindi, attualmente,
valutare l’opportunità di prendere in considerazione i timori collegati a tale percezione,
adottando misure preventive per eliminare o, quanto meno, limitare il rischio ad un livello
minimo accettabile. Il 13 aprile 1999 il Consiglio dell’Unione Europea ha adottato una
risoluzione che chiedeva alla Commissione, tra l’altro, “di essere in futuro ancora più
determinata nel seguire il principio di precauzione preparando proposte legislative e, nelle
altre attività nel settore della tutela dei consumatori, sviluppando in via prioritaria orientamenti
chiari ed efficaci per l’applicazione di questo principio”.
La dimensione del principio di precauzione supera le problematiche connesse con i
rischi in un orizzonte di breve o medio termine; essa riguarda concetti la cui portata
temporale è il lungo periodo e il benessere delle generazioni future.
Decidere di adottare misure senza aspettare di disporre di tutte le conoscenze
scientifiche necessarie rientra chiaramente in una strategia fondata sulla precauzione e,
pertanto, coloro cui spetta la responsabilità della decisione debbono costantemente
affrontare il dilemma di equilibrare le libertà e i diritti degli individui, delle industrie e delle
organizzazioni con l’esigenza di ridurre o eliminare il rischio di effetti negativi per l’ambiente o
per la salute.
Trovare il giusto equilibrio, in modo tale da pervenire a decisioni proporzionate, non
discriminatorie, trasparenti e coerenti, che siano inoltre in grado di garantire il livello di
protezione prestabilito, richiede un processo decisionale strutturato, basato su informazioni
particolareggiate e obiettive di carattere scientifico o di altro tipo. Tale struttura è fornita dai
51
tre elementi dell’analisi dei rischi: la valutazione del rischio, la scelta della strategia di
gestione del rischio e la comunicazione del rischio.
La valutazione del rischio si fonda, di norma, sull’esame di dati scientifici e statistici
esistenti e la maggior parte delle decisioni è adottata in circostanze nelle quali sono
disponibili informazioni sufficienti per attuare adeguate misure preventive; in altri casi,
tuttavia, questi dati possono essere per molti aspetti incompleti.
Il fatto di invocare o no il principio di precauzione è una decisione esercitata in
condizioni in cui le informazioni scientifiche sono insufficienti, non conclusive o incerte e vi
sono indicazioni che i possibili effetti sull’ambiente e sulla salute degli esseri umani, degli
animali e delle piante possono essere potenzialmente pericolosi e incompatibili con il livello
di protezione prescelto, ma deve essere evitato un ingiustificato ricorso al principio di
precauzione, che in alcuni casi potrebbe fungere da giustificazione per un protezionismo
mascherato.
Misure derivanti dal ricorso al principio di precauzione
La decisione di agire o di non agire
Di fronte alla situazione appena descritta, a volte su richiesta più o meno pressante di
un’opinione pubblica inquieta, i responsabili politici debbono dare risposte. Dare risposte non
significa tuttavia che debbano sempre essere adottate misure. Anche la decisione di non
agire può costituire una risposta.
La scelta della risposta da dare di fronte ad una certa situazione deriva quindi da una
decisione eminentemente politica, funzione del livello del rischio “accettabile” dalla
società che deve sopportarlo.
Natura dell’azione eventualmente decisa
La natura dell’atto adottato ha un’influenza sul tipo di controllo che può essere
esercitato. Infatti, il ricorso al principio di precauzione non si traduce necessariamente
nell’adozione di atti finali volti a produrre effetti giuridici, che sono suscettibili di controllo
giurisdizionale. Una vasta gamma di azioni è a disposizione dei responsabili politici nel
momento in cui decidono di fare ricorso al principio di precauzione. La decisione di finanziare
un programma di ricerca o la decisione d’informare l’opinione pubblica sui possibili effetti
negativi di un prodotto o di un procedimento possono costituire atti ispirati dal principio di
precauzione. Le misure non possono, quindi, basarsi su elementi arbitrari.
Il ricorso al principio di precauzione non si traduce necessariamente nell’adozione di
atti finali volti a produrre effetti giuridici, suscettibili di controllo giurisdizionale.
Linee direttrici per il ricorso al principio di precauzione
52
a) L’attuazione di una strategia basata sul principio di precauzione dovrebbe iniziare con
una valutazione scientifica, quanto più possibile completa, identificando, ove possibile, in
ciascuna fase il grado d’incertezza scientifica.
b) La valutazione delle incertezze della valutazione scientifica e delle potenziali
conseguenze dell’azione o dell’inazione dovrebbe essere compiuta dai responsabili al
momento di decidere se intraprendere azioni basate sul principio di precauzione.
c) Tutte le parti in causa dovrebbero essere coinvolte nel modo più completo possibile nello
studio delle varie opzioni di gestione del rischio, una volta che i risultati della valutazione
scientifica e/o della valutazione del rischio siano disponibili. La procedura dovrebbe
essere quanto più possibile trasparente.
I principi generali di applicazione
Questi principi non sono, ovviamente, limitati all’applicazione del principio di
precauzione. Essi risultano validi per qualunque misura di gestione dei rischi ed è opportuno
sottolineare che una strategia basata sul principio di precauzione non dispensa
dall’applicare, nella misura del possibile, questi criteri, generalmente utilizzati quando si può
disporre di una valutazione completa del rischio. Invocare il principio di precauzione non
deve consentire, quindi, di derogare ai principi generali di una buona gestione dei rischi.
I principi generali comportano:
a) la proporzionalità,
b) la non discriminazione,
c) la coerenza,
d) l’esame dei vantaggi e degli oneri derivanti dall’azione o dalla mancanza di azione,
e) l’esame dell’evoluzione scientifica.
La proporzionalità
Le misure previste devono consentire di raggiungere il livello di protezione adeguato.
Le misure basate sul principio di precauzione non devono essere sproporzionate rispetto al
livello di protezione ricercato, tentando di raggiungere un livello di rischio zero che, in pratica,
non esiste. Tuttavia, in taluni casi, una stima incompleta del rischio può limitare notevolmente
il numero di opzioni disponibili per coloro che devono gestire il rischio stesso. In alcuni casi,
un divieto totale può non costituire una risposta proporzionale ad un rischio potenziale. In altri
casi, può essere la sola risposta possibile ad un rischio dato.
Misure di riduzione del rischio possono comportare alternative meno restrittive come,
ad esempio, un trattamento adeguato, una riduzione dell’esposizione, un potenziamento dei
controlli, la decisione di introdurre limiti provvisori, raccomandazioni rivolte alle popolazioni a
rischio, ecc. Occorre inoltre tenere conto delle possibilità di sostituzione dei prodotti o dei
procedimenti in questione con altri prodotti o procedimenti che presentano rischi minori.
53
La misura di riduzione dei rischi non deve limitarsi ai rischi immediati per i quali la
proporzionalità dell’azione è più facile da valutare. È proprio nelle situazioni in cui gli effetti
negativi si fanno sentire molto tempo dopo l’esposizione che i rapporti di causa/effetto sono
più difficili da provare scientificamente e, pertanto, il principio di precauzione deve essere
spesso utilizzato. In questo caso gli effetti potenziali a lungo termine devono essere presi in
considerazione per valutare la proporzionalità delle misure che consistono nel realizzare
azioni suscettibili di limitare o sopprimere un rischio, i cui effetti apparirebbero solo dopo dieci
o venti anni o colpirebbero le generazioni future. Questo è vero soprattutto per gli effetti sugli
ecosistemi.
La non discriminazione
Il principio di non discriminazione prevede che situazioni comparabili non siano trattate
in modo diverso e che situazioni diverse non siano trattate in modo uguale, a meno che tale
trattamento non sia obiettivamente giustificato.
Le misure precauzionali adottate devono applicarsi in modo tale da raggiungere un
livello di protezione equivalente, senza che l’origine geografica o la natura di una produzione
possano essere invocate per applicare in modo arbitrario trattamenti diversi.
La coerenza
Le valutazioni di rischio comportano una serie di elementi da prendere in
considerazione per una valutazione quanto più completa possibile. Questi elementi si
propongono di identificare e di caratterizzare i pericoli, in particolare stabilendo un rapporto
tra la dose e l’effetto e di apprezzare l’esposizione della popolazione colpita o dell’ambiente.
Se la mancanza di alcuni dati scientifici non consente di caratterizzare il rischio, tenuto conto
delle incertezze inerenti alla valutazione, le misure precauzionali adottate devono essere di
portata e di natura comparabile con le misure già adottate in settori equivalenti, nei quali tutti
i dati scientifici sono disponibili.
L’esame dei vantaggi e degli oneri derivanti dall’azione o dall’inazione
Occorre stabilire un confronto tra le conseguenze positive o negative più probabili
dell’azione prevista e quelle dell’inazione in termini di costi globali per la comunità, sia a
breve che a lungo termine. Le misure previste devono essere in grado di arrecare un
beneficio globale in materia di riduzione del rischio ad un livello accettabile.
L’esame dei vantaggi e degli oneri non può ridursi soltanto ad un’analisi economica
costi/benefici. Tale analisi è più vasta nella sua portata e comprende anche considerazioni
non economiche, quali, ad esempio, la tutela della salute
L’esame dell’evoluzione scientifica
Anche se di natura provvisoria, le misure adottate devono essere mantenute finché i
dati scientifici rimangono incompleti, imprecisi o non concludenti e finché il rischio viene
ritenuto sufficientemente importante per non accettare di farlo sostenere dalla società. Il loro
mantenimento dipende dall’evoluzione delle conoscenze scientifiche, alla luce della quale
devono essere sottoposte a nuova valutazione. Ciò implica che le ricerche scientifiche
devono essere proseguite, al fine di disporre di dati più completi. Le misure basate sul
54
principio di precauzione devono essere riesaminate e, se necessario, modificate in funzione
dei risultati della ricerca scientifica e del controllo del loro impatto.
55
BIOETICA
Le biotecnologie pongono questioni etiche importanti e complesse inerenti alla natura
stessa delle ricerche genetiche e delle loro applicazioni a tutto ciò che riguarda la salute
umana. Grazie alle scoperte degli ultimi anni, le conoscenze scientifiche e le loro prime
applicazioni stanno subendo un’accelerazione eccezionale, come risulta dalla corsa
intrapresa per il raggiungimento del sequenziamento completo del genoma umano e dalla
moltiplicazione dei tests clinici condotti tanto su molecole ottenute dall’ingegneria genetica
quanto su bersagli identificati dalla genomica.
Le questioni etiche sono rese più difficili da un insieme di vari fattori: la diversità di
approccio etico tra un continente e l’altro, tra un Paese e l’altro e all’interno di uno stesso
Paese; il peso della storia del nostro secolo in cui la tentazione eugenetica è realmente
esistita e potrebbe riapparire; l’intensificazione della competizione scientifica e della corsa
alle applicazioni, sottesa da interessi economici considerevoli, tra i laboratori delle grandi
istituzioni, delle imprese “biotech” e dei grandi gruppi industriali
In questo ambito, il termine bioetica fu coniato nel 1971 per sottolineare la relazione
esistente tra le nuove conoscenze scientifiche in campo biologico e i valori etici dell’uomo. La
sopravvivenza e, contemporaneamente, la ricerca di una migliore qualità della vita, sono tra
gli obiettivi principali della bioetica, tuttavia l’enorme potenziale sviluppato dall’ingegneria
genetica ha reso necessaria la definizione di norme volte a regolamentare i problemi posti
dalle innovazioni scientifiche.
In molti Paesi, tra cui l’Italia, sono sorti centri di bioetica dove scienziati, filosofi, politici
e uomini religiosi si incontrano per discutere della liceità degli esperimenti biotecnologici
.
Coloro che si occupano di bioetica non bandiscono a priori il progresso legato alle
biotecnologie, anzi sono d’accordo nel consentire la produzione di animali transgenici da
utilizzare a scopo sperimentale per il trattamento di certe malattie, dal morbo di Alzheimer al
cancro, o l’utilizzo di porzioni di patrimonio genetico per la cura di malattie mediante terapia
genica, per la produzione farmaci e vaccini, per risanare l’ambiente o per ottenere, in
agricoltura, piante più resistenti ai parassiti o agli erbicidi.
56
La raccomandazione del Consiglio d’Europa n. 1046 del 24 settembre 1986 ha, poi,
chiesto ai Governi di proibire:
- la creazione di embrioni umani con fertilizzazioni in vitro a scopo di ricerca;
- la creazione di esseri umani identici mediante clonazione;
- l’impianto di un embrione umano nell’utero di un animale o viceversa;
- la fusione di embrioni o qualsiasi altra operazione che possa produrre chimere;
- la creazione di gemelli identici da cellule riproduttive umane.
L’industria biotecnologica europea, condividendo gli indirizzi definiti a livello del
Consiglio d’Europa, li ha raccolti in un “codice” di valori approvato a Bruxelles nel 1998,
impegnandosi a tradurre in scelte e comportamenti concreti le proprie responsabilità nei
confronti della società, dei consumatori e dell’opinione pubblica. Tale codice prevede,
fondamentalmente, una serie di principi generali ed altri specifici rivolti alla cura della salute e
agli interventi in campo agricolo ed ambientale.
Principi generali
-
impegno ad utilizzare il potenziale delle biotecnologie per migliorare la qualità della
vita per l’uomo;
-
attenzione prioritaria nei confronti della salute umana e della sicurezza e
protezione dell’ambiente nell’intraprendere attività di ricerca, di sviluppo, di
produzione e di distribuzione di prodotti e servizi;
-
sviluppo ed utilizzo delle biotecnologie nel pieno rispetto della dignità e dei diritti
dell’uomo;
-
comunicazione e diffusione delle informazioni sulle biotecnologie e sui
prodotti/servizi da esse derivati in modo corretto, con pari considerazione per i
rischi ed i benefici;
-
dialogo con quanti esprimono preoccupazioni di natura etica e sociale nei confronti
delle biotecnologie;
-
trattamento corretto degli animali e, nei limiti del possibile, limitazioni nel loro
impiego a fini sperimentali;
-
adozione di procedure e norme di livello elevato al fine di evitare sofferenze non
necessarie agli animali nel corso delle ricerche e dei processi produttivi;
-
sostegno alla conservazione della diversità biologica;
-
impegno a non utilizzare le biotecnologie per la realizzazione di armi biologiche;
-
accettazione dello scambio di tecnologie biologiche tra Paesi industrializzati e
Paesi in via di sviluppo, con debita considerazione dei valori culturali di ogni
Paese.
Cura della salute
57
-
rispetto dei codici etici della professione medica, sia in termini di diagnosi e cura
delle malattie, che per quanto riguarda prescrizione, somministrazione ed impiego
di prodotti biotecnologici;
-
mantenimento della confidenzialità delle informazioni di carattere sanitario, incluse
quelle genetiche;
-
impegno a non utilizzare e diffondere informazioni di carattere sanitario senza il
consenso informato;
-
assicurazione dell’ottenimento del consenso informato, in base alla normativa
vigente, da parte di tutti i soggetti (o dei loro rappresentanti legali) che partecipano
ai programmi di ricerca o che si sottopongono a tests genetici e/o trattamenti
terapeutici;
-
divieto dell’impiego di tecniche di clonazione per riprodurre esseri umani;
-
nessun sostegno alla terapia genica germinale sugli esseri umani;
-
accessibilità dell’informazione in materia di tests genetici.
Agricoltura, alimentazione ed ambiente
-
sostegno al miglioramento dei prodotti agricoli e della qualità degli alimenti, al fine
di incrementare le risorse alimentari globali e, quindi, di migliorare la nutrizione
umana ed animale;
-
promozione di un’agricoltura efficiente e sostenibile, perseguendo quegli sviluppi
delle biotecnologie che offrono agli agricoltori ulteriori opportunità di protezione e
miglioramento dei raccolti unitamente ad un uso più efficiente delle risorse naturali;
-
trasparenza dell’informazione sui prodotti al fine di promuovere la scelta informata
dei consumatori;
-
sostegno all’impiego delle biotecnologie per la decontaminazione ambientale e per
lo sviluppo di processi industriali ed urbani più puliti.
D’altro canto, l’interpretazione di qualsiasi linea-guida riguardante principi etici non può
essere lasciata solo alle parti che la devono applicare, quali l’industria “biotech”, l’autorità
pubblica o gli scienziati; in una vera democrazia le decisioni riguardanti l’impiego
dell’ingegneria genetica devono comportare un profondo rispetto di tutta la società ed essere
parte di un ampio dibattito pubblico.
Infatti, se l’ingegneria genetica deve essere accettata quale progresso scientifico, essa
deve essere impiegata e sviluppata tenendo presenti alcuni principi inderogabili:
a il benessere dell’uomo, della società, degli organismi viventi;
58
b il rispetto dell’autonomia e della dignità dell’uomo;
c l’integrità della vita;
d l’equita nel modo con cui i benefici e gli oneri sono distribuiti tra gli individui,
e i diritti individuali della società alla autodeterminazione e alla libertà di scelta.
Si deve anche considerare che l’ingegneria genetica non può sottoporre gli esseri umani a
rischi inaccettabili e ad un deprezzamento della vita mediante
a modifiche della costituzione genetica degli individui in modo tale da interessare le
cellule germinali;
b impiego in terapia per il trattamento di gravi affezioni a spese dell’attenzione
psicologica e sociale per la dignità e l’integrità personale dei pazienti in modo che essi
siano trattati come delle semplici apparecchiature non funzionanti (modello della
“macchina difettosa);
c esposizione di uno o più individui a pericoli sproporzionati rispetto ai possibili benefici
che essi stessi sono in grado di guadagnare dalla tecnologia.
In rapporto all’utilizzo negli animali l’ingegneria genetica deve essere impiegata solo:
a per scopi di ricerca, a condizione che le ricerche servano a soddisfare bisogni
essenziali quali ad esempio l’acquisizione di conoscenze che possano aiutare a
prevenire o alleviare malattie degli esseri umani;
b se gli animali non sono esposti a dolori o sofferenze intense;
c se, nel caso di allevamenti di animali domestici, la manipolazione genetica non
influisce negativamente o indebolisce gli animali;
d se la manipolazione genetica non fa perdere agli animali le loro capacità o le forme di
espressione;
e se la manipolazione genetica può portare ad un miglioramento della qualità della vita
degli animali (es. prevenendo affezioni) o ad un miglioramento della qualità dei
prodotti da essi ottenuti (es. eliminando le sostanze patogene zoonotiche);
Infine, nei confronti dell’ambiente l’ingegneria geneticanon deve rivelarsi dannosa o
diminuire lo sviluppo sostenibile della natura:
a influenzando l’equilibrio ecologico in modo da creare un pericolo per la salute umana e
per la natura stessa;
b causando considerevoli danni ad organismi non bersaglio (es. organismi non
direttamente coinvolti);
c contribuendo al deterioramento della biodiversità;
59
d contribuendo a determinare un deterioramento della diversità biologica in agricoltura;
e contribuendo a modificare la trasformazione delle sostanze nutritive del terreno e dei
processi geochimici o aggravando l’erosione del suolo;
f contribuendo ad un incremento o ad un’utilizzazione non desiderata di agenti chimici
in agricoltura.
A conclusione di queste note non si può, quindi, fare a meno di rilevare che un dibattito
democratico ed una decisione in merito all’impiego dell’ingegneria genetica devono
(1) essere basati su visioni aperte a tutti i punti di vista prima dell’adozione di qualsiasi
decisione ottenute mediante:
a consultazione ed informazione continua del pubblico;
b informazione obiettiva sulle possibili conseguenze;
c indipendenza nei confronti di interessi volti al solo scopo di guadagno finanziario;
d informazione costante ed obiettiva tra scienziati, compagnie interessate, poteri pubblici
e cittadinanza;
e discussioni scientifiche aperte tra i ricercatori.
(1) rispettare il diritto degli individui all’autodeterminazione:
a dando ai cittadini (consumatori, pazienti, ecc.) la possibilità di libera scelta e di fornire
o rifiutare il loro consenso;
b garantendo ai cittadini (consumatori, pazienti, ecc.) una influenza democratica sulla
valutazione della soglia di rischio;
c rispettando il più possibile il principio della sussidiarietà in modo che, ove tale
principio, per evidenti ragioni, deve essere anteposto a decisioni superiori di cui tutti
beneficino, le decisioni siano prese, quanto più possibile, dalle persone cui essi si
riferiscono.
(2) valutare ed attribuire una priorità alle tecnologie in modo tale che:
a le decisioni riflettano le preoccupazioni ed i desiderata della popolazione;
b l’attribuzione della responsabilità per l’adozione delle decisioni sia chiaramente
definita;
c siano previste delle alternative;
d siano ridotti al minimo i possibili rischi;
60
e siano massimizzate la reversibilità e la flessibilità;
f sia limitata la dipendenza da esse.
61
GLOSSARIO
A
Acclimatazione:
adattamento di un organismo ad un nuovo ambiente
Acido desossiribonucleico
v. DNA
Acido ribonucleico
v. RNA
Acquacoltura:
coltivazione di piante utilizzando l’acqua come mezzo di
supporto; può anche applicarsi all’allevamento di specie
marine in condizioni controllate
Aerobico:
che necessita di ossigeno per svilupparsi
Allele:
ciascuna delle varie forme che può assumere un gene
Aminoacido:
Anaerobico:
ciascuna delle 20 molecole che si combinano per formare
una proteina, e cioè: acido aspartico, acido glutammico,
alanina, arginina, asparagina, cisteina, fenilalanina,
glutamina, glicina, isoleucina, istidina, leucina, lisina,
metionina, prolina, serina, tiroxina, treonina, triptofano, valina
in grado di svilupparsi in assenza di ossigeno
Antibiotico:
sostanza naturale o sintetica in grado di inibire la crescita o
uccidere microorganismi
Antibiotico-resistenza:
capacità di un microrganismo di produrre una proteina che
inattiva un antibiotico o che previene il suo trasferimento
all’interno della cellula
specifica tripletta di nucleotidi presente in ogni RNA transfer
(tRNA) destinata a riconoscere una tripletta complementare
Anticodone
62
(codone) presente sull’RNA messaggero (mRNA) durante la
biosintesi delle proteine
Anticorpo:
proteina prodotta dal sistema immunitario dell’uomo o di
animali superiori
in grado di riconoscere, legare e
neutralizzare una proteina estranea (antigene) penetrata nel
circolo sanguigno
Anticorpo monoclonale
(mAB) anticorpo altamente specifico e purificato che deriva
da un unico clone di una cellula e riconosce solo un antigene
Antigene:
proteina estranea che, penetrata nel circolo sanguigno,
induce una risposta immunitaria da parte di uno specifico
anticorpo
Antisenso:
una parte di DNA in grado di produrre un’immagine
speculare dell’RNA messaggero la cui sequenza risulta
opposta a quella responsabile della sintesi proteica
Aptene
porzione di un antigene che determina la propria specificità
immunologica
B
Bacillus subtilis:
battere comunemente impiegato come ospite nelle tecniche
sperimentali con DNA ricombinante a causa della sua
proprietà di secernere proteine
Bacillus Thuringiensis
detto anche Bt, è un battere ubiquitario del suolo in grado di
produrre una proteina tossica per una varietà di insetti, ma
privo di effetti tossici per l’uomo o per gli animali
Background genetico:
costituzione genetica complessiva di un individuo
Base azotata
una delle molecole, adenina (A), guanina (G), citosina (C),
timidina (T) o uracile (U), che costituiscono parte delle
strutture del DNA o dell’RNA. L’ordine delle basi in una
molecola di DNA determina la struttura delle proteine per cui
quella molecola codifica
Battere:
organismo
microscopico
con
struttura
cellulare
estremamente semplice, in qualche caso unicellulare.
Batteriofago:
virus che infetta cellule batteriche. In biologia molecolare i
batteriofagi vengono utilizzati come vettori di clonaggio
63
Biocatalizzatore:
enzima che attiva o accelera una reazione biochimica
Biocip:
dispositivo elettronico che utilizza molecole organiche per
formare un semiconduttore
Bioconversione:
ristrutturazione di una sostanza chimica utilizzando un
biocatalizzatore
Biodegradabile:
in grado di trasformarsi in acqua e anidride carbonica per
azione di microorganismi
Bioetica:
disciplina che raccoglie e dibatte le problematiche etiche e
sociali che scaturiscono dall’applicazione delle moderne
biotecnologie
Bioinformatica:
la scienza dell’informatica applicata alle ricerche biologiche
utilizzando tecniche computerizzate d’avanguardia
Biomassa:
la totalità degli organismi viventi in una coltura; può essere
utilizzata per ottenere energia combustibile, prodotti chimici,
mangimi per animali.
Biomateriali:
molecole biologiche, quali proteine e zuccheri complessi,
utilizzate per la produzione di dispositivi medici.
Bioconversione:
impiego di microorganismi per porre rimedio a problemi
ambientali o per trasformare rifiuti tossici in materiale non
tossico.
Biosintesi:
produzione di una sostanza chimica mediante organismi
viventi
C
Cellula
la più piccola unità strutturale di un organismo vivente in
grado di svilupparsi e riprodursi indipendentemente
Cellula staminale
cellula primitiva, no differenziata, del midollo osseo in grado
sia di replicarsi che di differenziarsi in specifiche cellule del
sangue
Citoplasma
materiale interno di una cellula posto tra il nucleo e la
membrana cellulare
Clonaggio
tecnica sperimentale di biologia molecolare per produrre
copie identiche (cloni) di molecole, cellule o organismi
64
Clone
popolazione di cellule o organismi aventi lo stesso genotipo,
in quanto derivati da un unico progenitore.
Codice genetico
schema della corrispondenza fra triplette del DNA e singoli
amminoacidi, mediante il quale le informazioni genetiche
sono immagazzinate in un organismo vivente
Codificante (regione)
porzione del gene nella quale è codificata la sequenza
aminoacidica della corrispondente catena proteica
Coltura cellulare
crescita di cellule in laboratorio o “in vitro”
Codone
unità del codice genetico costituita da una sequenza di tre
nucleotidi adiacenti (tripletta) che, lungo una molecola di
RNA messaggero, specifica un determinato aminoacido o un
segnale di inizio o di terminazione. Esistono 64 codoni
diversi, originati combinando i quattro nucleotidi tre a tre.
Cromosoma
piccola unità del genoma che si trova all’interno del nucleo di
ogni cellula; contiene un filamento di DNA che porta
centinaia o migliaia di geni
Cultivar
una varietà di pianta prodotta attraverso incroci selettivi
dall’uomo e mantenuta mediante coltivazione
D
Delezione
perdita di una porzione di genoma di dimensioni variabili: da
un singolo nucleotide, ad uno o più geni, ad un segmento di
cromosoma.
DNA
(acido desossiribonucleico) molecola che contiene le
informazioni genetiche per la maggior parte degli organismi
viventi. Consiste di quattro basi (adenina, citosina, guanina e
timina) legate con zuccheri fosforilati e formanti due filamenti
collegati fra loro a formare una struttura a doppia elica.
DNA esogeno
DNA che è stato introdotto in un organismo, ma che è stato
prelavato al di fuori di detto organismo (es: materiale inserito
in una cellula mediante un virus)
DNA “fingerprint”
(impronta digitale) profilo del materiale genetico di un
organismo, costituito, di norma, da frammenti di DNA e
utilizzato per valutare le differenze genetiche tra individui.
DNA polimerasi
l’enzima che catalizza la replicazione del DNA. Le DNA
polimerasi di vari tipi di batteri vengono utilizzate
65
principalmente per l’amplificazione di frammenti genomici
specifici per PCR
DNA ricombinante
una molecola di DNA avulsa artificialmente dal suo contesto
naturale e posta vicina ad altre sequenze di DNA, anche di
specie diverse.
Duplicazione
ripetizione di un gene o di una sua porzione, che si viene a
trovare presente in più di una copia del patrimonio genetico.
E
Enzima
catalizzatore proteico per specifiche reazioni chimiche o
metaboliche
Enzima di restrizione
enzima di origine batterica capace di tagliare il DNA in punti
specifici, in corrispondenza di un corto motivo nucleotidico,
detto anche sito di riconoscimento; ogni enzima di restrizione
possiede un proprio sito di riconoscimento
Ereditarietà
trasferimento di informazioni genetiche dalla cellula genitrice
alla progenie
Espressione
processo consistente nella trascrizione della sequenza
nucleotidica del DNA in quella dell’mRNA corrispondennte e
nella traduzione di quest’ultima nella sequenza della proteina
codificata dal gene stesso.
F
Fenotipo
insieme delle caratteristiche morfologiche e funzionali di un
organismo determinate dal suo genotipo e modulate
dall’ambiente
Fermentazione
processo di crescita di microorganismi utilizzato per la
produzione di sostanze chimiche o farmaceutiche; i microbi
vengono incubati in determinate condizioni e in presenza di
sostanze nutrienti in opportuni reattori (fermentatori)
Flusso genico
scambio graduale di materiale genetico tra popolazioni
causato da dispersione di gameti o migrazione di individui
Fungicida
sostanza in grado di uccidere i funghi
66
Fusione
unione delle membrane di due cellule per crearne un’altra
che contiene il materiale genetico di entrambe le cellule di
origine.
G
Gamete
cellula riproduttiva adulta, di solito aploide, utile per la
riproduzione
Gene
tratto di DNA che codifica una specifica proteina; è
l’elemento del patrimonio genetico ereditato da una
generazione all’altra
Gene riparatore di DNA
gene che codifica per una proteina in grado di correggere
errori nella sequenza di DNA; allorché questi geni sono
modificati, possono verificarsi accumuli di mutazioni nel
genoma, portando, da ultimo, a malattie
Gene soppressore
gene in grado di invertire gli effetti di un danno al materiale
genetico di un individuo, effetti che, di solito, portano ad una
crescita incontrollata di cellule (es. in caso di tumori)
Gene strutturale
gene che codifica una proteina che non ha a sua volta
funzioni di controllo
Genetica molecolare
studio delle modalità di funzionamento dei geni nel controllo
delle attività cellulari
Genoma
sinonimo di patrimonio genetico, designa l’insieme di tutti i
geni di un individuo
Genomica
studio dei geni e delle loro funzioni
Genotipo
costituzione genetica di un determinato individuo
I
Ibridazione
associazione molecolare di due sequenze di DNA identiche,
oppure di una sequenza di DNA e di una identica sequenza
di RNA
Immunità
non sensibilità ad una malattia o a effetti tossici di materiale
antigenico
67
Immunodeficienza
condizione nella quale il sistema immunitario di un
organismo risulta compromesso e diventa difettoso sia come
risultato di un difetto genetico ereditario o dell’esposizione ad
agenti immunosoppressori, utilizzati, ad esempio, per
prevenire rigetti nel caso di trapianti
Immunosoppressione
riduzione o eliminazione della risposta immunitaria
Immunosoppressore
composto in grado di ridurre o modificare la risposta
immunitaria
Impollinazione crociata
trasferimento di polline da un fiore di una pianta ad un fiore di
un’altra pianta
Inserzione
presenza di un nucleotide soprannumerario all’interno della
sequenza normale di un gene o di una regione genomica
estranea all’interno di un gene
Inversione
alterazione dell’assetto di un cromosoma a causa della quale
una regione più o meno estesa è orientata in direzione
opposta rispetto a quella naturale
L
Legame peptidico
particolare tipo di legame chimico che lega tra loro gli
aminoacidi componenti una proteina
Linea cellulare
cellule che crescono e si replicano continuamente all’esterno
di un organismo vivente
Linfocita
globulo bianco del sangue importante per la risposta
immunitaria di un individuo
LMO
(living modified organism) un organismo vivente che
presenta una nuova combinazione di materiale genetico
ottenuta attraverso l’impiego della moderna biotecnologia
M
Malattia genetica
malattia che si origina da modificazioni del materiale
genetico
Mappa cromosomica
diagramma indicante i cromosomi di una specie con
l’indicazione della localizzazione dei vari geni presenti
68
Mappa genetica
localizzazione dei geni sui vari cromosomi di una data
specie; in pratica, determinazione della posizione relativa di
vari geni situati su un determinato cromosoma, ottenuta per
via genetica classica, osservando, cioè, la frequenza degli
eventi di ricombinazione intercorrenti fra i geni presi a coppie
Marcatori genomici
sequenze di DNA che possono agire come marcatori e che
hanno una distribuzione diversa negli individui di una data
popolazione
Metabolismo
l’insieme delle attività biochimiche condotte da un organismo
per mantenersi in vita
Modificazione genetica
tecnica tramite la quale geni individuali possono essere
copiati e trasferiti su un altro organismo vivente per alterarne
il profilo genetico e quindi incorporare o cancellare specifiche
caratteristiche all’interno dell’organismo
Mutageno
sostanza o agente fisico capace di aumentare la probabilità
di una mutazione in una cellula o in un organismo
Mutazione
alterazione della sequenza nucleotidica di un gene; se è
presente nelle cellule della linea germinale può venire
ereditata dalla prole
N
Nucleotide
componente elementare del DNA o dell’RNA; nel primo caso
può essere A, G ,C o T, nel secondo caso A, G, C o U
O
Oncogene
gene capace di condurre una cellula lungo la via di sviluppo
di un tumore
P
PCR
(polymerase chain reaction) serie di reazioni a catena che
permettono di amplificare enormemente uno specifico
frammento di DNA; l’enzima utilizzato è una DNA polimerasi
69
che serve alla cellula batterica per duplicare il proprio DNA. Il
frammento da amplificare deve essere limitato da due corte
sequenze nucleotidiche note
Peptide
due o più aminoacidi legati attraverso un legame detto
peptidico
Plasmide
una piccola forma circolare di DNA che trasporta determinati
geni ed è capace di replicarsi indipendentemente in una
cellula ospite.
Polimerasi
termine generale per indicare gli enzimi che favoriscono la
sintesi degli acidi nucleici
Polipeptide
lunga catena di aminoacidi legati con legami peptidici
Predisposizione genetica
suscettibilità a malattie correlate a mutazioni genetiche
Promotore
regione di DNA che si trova immediatamente a monte
dell’inizio di trascrizione di un gene
R
Regione codificante
porzione di gene che contiene l’informazione per la sintesi
del corrispondente prodotto proteico
Retrovirus
virus che contiene l’enzima transcriptasi inversa; questo
enzima converte l'RNA virale in DNA, che può combinarsi
con il DNA della cellula ospite e produrre più particelle virali
Ricombinazione
processo che porta alla comparsa, nella progenie, di
combinazioni di geni che non erano presenti in nessuno dei
progenitori.
Risposta immunitaria
risposta fisiologica che si produce nell’uomo e negli animali
superiori al fine di difendere l’organismo dall’introduzione di
elementi estranei
RNA
(acido ribonucleico) lunga molecola costituita da quattro
elementi costituenti detti basi o nucleotidi o ribonucleotidi:
adenina (A), guanina (G), citosina (C) e uracile (U).
RNA messaggero
(mRNA) molecola lineare di RNA che rappresenta una copia
conformme dell’informazione contenuta in un gene
70
RNA polimerasi
l’enzima nucleare che catalizza la trascrizione, cioè il
trasferimento del messaggio genetico contenuto in un gene
dal DNA all’RNA messaggero corrispondente.
RNA transfer
piccola molecola di RNA che trasporta un determinato
amioacido sull’RNA messaggero ancorato al ribosoma e lo
localizza in corrispondenza della tripletta che lo codifica
S
Sequenziamento
decodifica di un filamento di DNA nei suoi specifici nucleotidi:
adenina, citosina, guanina e timina. Il sequenziamento di un
gene può richiedere l’analisi di una media di 40.000
nucleotidi
Sistema immunitario
sistema di difesa biologico dei vertebrati per la difesa nei
confronti di materiali estranei (polline, microorganismi
invasivi, ecc.)
T
Terapia genica
tecnologia mirante all’eliminazione di un difetto genico
mediante intervento diretto sul DNA della cellula
Transgene
gene estraneo introdotto nel genoma di un animale o
prodotto transgenico
Transgenico
un organismo formato dall’inserimento di materiale genetico
estraneo nel genoma
Trascrizione
processo di trasferimento dell’informazione contenuta nel
DNA in una sequenza complementare di RNA
Traslazione
trasposizione di un pezzo di cromosoma all’interno dello
stesso cromosoma o, più spesso, su un cromosoma diverso
da quello di partenza.
Tripletta
insieme di tre nucleotidi, sinonimo di codone. Ogni tripletta
codifica un particolare aminoacido, ad eccezione delle tre
triplette di terminazione che determinano la fine della catena
proteica nascente
Transposone
segmento di DNA che può essere inserito in diverse
posizioni del DNA batterico o in un fago, alterando il DNA
ospite
71
V
Vettore
frammento di DNA capace di replicazione autonoma,
utilizzato per veicolare altri frammenti di DNA generalmente
inerti
72
PER SAPERNE DI PIU’
“Le biotecnologie: certezze ed interrogativi” a cura di M. Volpi
Editrice il Mulino – 2001
“Organismi geneticamente modificati – storia di un dibattito truccato” di A. Meldolesi
Einaudi - 2001
“The Biosafety of Genetically Modified Organisms” a cura di Agri-Food Canada
C. Fairbairn, G. Scoles & A.McHughen Editors – 2000
“Agricultural biotechnology: the public policy challenges” a cura di A.M. Isserman
Sage Publications, Inc. – 2000
« Biotecnologia animali e vegetali » G. Ancora et al.
Libreria Editrice Vaticana – 1999
“La frontiera biotecnologia” VII rapporto Nomisma sull’agricoltura italiana
Il Sole 24ORE - 1999
“Produzione agrarie e biotecnologie” a cura del Max-Plank Institut
Ed agricole – 1998
“Le biotecnologie” di C. Serra
Editori riuniti – 1998
“Biotecnologie: principi e applicazioni dell’ingegneria genetica” di G. Poli
UTET – 1997
73
“Bioetica” di G. Milano
Feltrinelli – 1997
“Nuova genetica – Nuove responsabilità” di A. Bompiani,, E. Brovedani e C. Cirotto
Edizioni San Paolo – 1997
“Biotecnologie: l’evoluzione della biotecnologia, teoria e applicazioni” di M.C. Ferri
S.E.I. – 1997
“Genetica umana” di L.L. Cavalli Sforza
Est Mondatori – 1997
“Le Biotecnologie in Italia e nel mondo” di C. Spalla
Federchimica Assobiotec – 1996
“Les plantes transgéniques en agricolture” a cura di A. Kahn
JL Eurotext – 1996
“Correggere uil codice – le nuove terapie geniche” di L. Thompson
Garzanti – 1996
“Genetica” di P.J. Russel
Ed. SES – 1996
“DNA storia di una scoperta” di A. Falaschi
Editoriale Scienza – 1995
“I geni ed il nostro futuro” – di R. Dulbecco
Sperling & Kupfer Ed. – 1995
“Ingegneria genetica, nuova frontiera della biologia“ di G. Risulto
CESI - 1994
74
