Ingegneria genetica e manipolazione del DNA, tema

Con le tecniche di ingegneria genetica è possibile inserire uno o più geni di un organismo nel genoma di un altro, creando i cosiddetti organismi geneticamente modificati o OGM. Queste tecnologie cercano di trasferire determinate caratteristiche da un organismo a un altro, come nelle piante la resistenza agli stress ambientali o agli insetti. La prima pianta geneticamente modificata risale a più di vent’anni fa e da oltre un decennio, in alcuni paesi del mondo, l’agricoltura utilizza gli OGM.

La leggenda della fragola-pesce

Negli scorsi anni, campagne mediatiche anti-OGM hanno reso celebri alcune piante geneticamente modificate mai esistite, come la fragola-pesce. La fragola-pesce consisterebbe in una pianta di fragola, modificata tramite l’inserimento di un gene di pesce, con lo scopo di conferirle resistenza al gelo. Si tratta di un esperimento che in realtà non è mai stato realizzato, una vera e propria leggenda metropolitana. Nessun ricercatore ha mai pubblicato studi su questa chimera; nessuna azienda ha mai affermato di essere interessata a sviluppare un prodotto del genere; nessuna multinazionale biotech ha mai annunciato lo sviluppo di fragole antigelo. La fragola-pesce è dunque, come altri, un OGM mai esistito, che però è diventato negli anni una vera e propria icona del movimento anti-OGM.

Tecnologie del DNA ricombinante

Le tecniche che consentono di tagliare e unire tra loro sequenze di DNA provenienti da organismi diversi vengono definite tecnologie del DNA ricombinante (o ingegneria genetica).

Per DNA ricombinante si intende un DNA formato dall’unione di due DNA, provenienti da organismi differenti. Si tratta di tecniche di biologia molecolare molto specifiche e precise, tanto da consentire di tagliare, modificare e trasferire anche un singolo gene, intervenendo così su proteine e caratteri di particolare interesse. Il codice genetico, salvo alcune eccezioni, è universale: tutti gli organismi, sia procarioti sia eucarioti, hanno lo stesso sistema di lettura del codice genetico. Per questo motivo è possibile prelevare un gene da un organismo e inserirlo nel genoma di un altro organismo, anche evolutivamente molto lontano.

Storia e sviluppo del DNA ricombinante

I primi esperimenti sul DNA ricombinante risalgono agli anni Settanta del XX secolo. La scoperta di enzimi batterici, gli enzimi di restrizione, in grado di tagliare il DNA in punti molto precisi, e dei cosiddetti vettori molecolari (plasmidi e virus), capaci di trasportare brevi sequenze di DNA da un organismo a un altro, permise di isolare e moltiplicare singoli geni, allo scopo di studiarli o di otte-nere più copie del prodotto proteico corrispondente. Gli sviluppi tecnologici nell’ambito del DNA ricombinante hanno permesso di creare cromosomi dotati di combinazioni geniche che forse naturalmente non si sarebbero mai formate. Le tecniche utilizzate sono già presenti in natura: i batteri, ad esempio, si scambiano normalmente segmenti di DNA, mediante processi come la coniugazione, la trasduzione o la trasformazione batterica; i fagi sono in grado di inserire il proprio genoma in quello dell’ospite: spesso quando si distaccano portano via anche tratti di DNA batterico, trasportandoli così da un batterio a un altro.

Applicazioni moderne dell'ingegneria genetica

Le tecniche moderne di ingegneria genetica sono diverse ed estremamente sofisticate e consentono di modificare il DNA con precisione e velocità estreme. Oggi è possibile isolare da un intero genoma uno specifico gene, riprodur-l ’ho in un numero di copie praticamente illimitato e determinarne la sequenza. Il gene può anche essere trasferito in cellule in coltura per studiare la sua funzione e, utilizzando tecniche particolarmente raffinate, è anche possibile inserirlo in piante o animali, in modo da renderlo parte integrante ed ereditabile del genoma dell’organismo ricevente. I progressi nell’ambito delle tecnologie dell’ingegneria genetica hanno avuto un impatto in tutti i campi della biologia, consentendo ai ricercatori di scoprire e determinare la funzione di nuove classi di geni e proteine, di studiare la storia evolutiva dei genomi eucariotici, di comprendere i meccanismi che stanno alla base dello sviluppo di una pianta o di un animale a partire da una singola cellula. Per descrivere le tecnologie del DNA ricombinante, analizzeremo come si isolano singole sequenze di DNA da interi genomi, come si ottiene un numero elevato di co-pie tramite il clonaggio genico e la reazione a catena della polimerasi e come queste tecniche servano per studiare i geni e i loro prodotti proteici. Nell’ambito delle applicazioni dell’ingegneria genetica, studieremo infine l’utilizzo di queste tecnologie per la manipolazione di cellule e di interi organismi.