Biotecnologie, le meraviglie della scienza, tema

Le biotecnologie sono un insieme di tecnologie diverse che utilizzano organismi viventi di origine microbica, vegetale e animale, o loro componenti, per ottenere la sintesi, la degradazione o la trasformazione di materie prime.

Storia e utilizzo dei microrganismi

Già 8000 anni fa i nostri antenati iniziarono a sfruttare microrganismi come batteri, lieviti e funghi per trasformare il latte in formaggio e yogurt, l’uva in vino, il grano in pane, tramite la fermentazione. L’utilizzo dei microrganismi da parte dell’uomo è progressivamente aumentato: molti antibiotici con cui ci curiamo dalle infezioni e le vitamine aggiunte a molti alimenti sono prodotti da batteri; gli agricoltori fanno un ampio uso di microrganismi per combattere gli insetti parassiti o per migliorare la resa delle colture; i vaccini sono costruiti utilizzando virus o batteri uccisi o attenuati.

Applicazioni industriali delle biotecnologie

Attualmente le biotecnologie vengono utilizzate in un’ampia varietà di settori industriali; le tecnologie disponibili sono talmente avanzate da consentire manipolazioni a livello molecolare, che permettono modificazioni molto più mirate e specifiche.

Esaminiamo tre ambiti di applicazione delle biotecnologie.
La biodegradazione comprende una serie di processi chimici e biologici che, grazie all’azione di microrganismi, portano alla decomposizione di sostanze. La biodegradazione è estremamente importante per la purificazione dell’ambiente: gli inquinanti presenti nel terreno e nell’acqua, infatti, possono essere eliminati dai microrganismi demolitori. La biodegradabilità delle sostanze è molto variabile: le sostanze di origine naturale, in genere, si decompongo-no completamente, mentre quelle di origine industriale (come i detersivi, la plastica, la gomma, i diserbanti, gli antiparassitari) sono estremamente resistenti all’attacco dei microrganismi. La diffusione di materiali non biodegradabili è una delle prime cause di inquinamento del nostro pianeta. L’utilizzo intenzionale di batteri per degradare sostanze che devono essere smaltite aiuta da anni ad attenuare l’impatto che l’attività dell’uomo ha sull’ambiente. Alcune popolazioni di microrganismi vengono utilizzate per decontaminare e purificare l’ambiente dai prodotti inquinanti, risultando fondamentali per una serie di problematiche ambientali, come lo smaltimento dei rifiuti tossici o la dispersione in mare di petrolio fuoriuscito dalle petroliere o dalle piattaforme petrolifere.

Anticorpi monoclonali e loro utilizzo

Indicata anche con la sigla MAb (Ab sta per anticorpo, M per monoclonale) utilizza la capacità di un organismo di produrre anticorpi monoclonali contro una determinata sostanza. Gli anticorpi mono-clonali vengono usati per identificare e quantificare molecole di varia natura. I test di gravidanza utilizzano un anticorpo monoclonale che rivela la presenza dell’ormone hCG (gonado-tropina corionica) prodotto dalla placenta, In campo medico gli anticorpi monoclonali trovano un ampio utilizzo, in particolare nella prevenzione, nella dia-gnosi e nella terapia di alcune patologie. Grazie alla loro purezza, alla specificità e alla disponibilità illimitata trova-no attualmente importanti applicazioni in ambito oncologico, poiché permettono di individuare in modo specifico i tessuti che prendono origine da cellule tumorali.

Colture cellulari e loro applicazioni

Tra le biotecnologie, l’applicazione maggiormente diffusa è quella che comporta l’allestimento di colture cellulari, che consentono la crescita di cellule in appositi terreni. Le colture di cellule vegetali sfruttano la capacità delle piante di generare un’altra pianta completa a partire da una singola cellula (totipotenza). Gli scienziati sono in grado di inserire in una cellula vegetale un gene per una determinata caratteristica utile, ad esempio la resistenza a un parassita. Moltiplicando la cellula tramite coltura cellulare si forma una pianta che avrà la nuova caratteristica introdotta con il gene: sarà resistente a un determinato parassita. Le colture di cellule vegetali possono essere utilizzate anche per produrre grandi quantità di una particolare proteina, normalmente presente nella pianta. Anche le cellule animali vengono coltivate: zigoti bovini, figli di animali geneticamente selezionati, vengono moltiplicati mediante colture prima di essere impiantati in madri surrogate. A livello industriale, per le colture cellulari (ma anche per i processi di fermentazione) vengono utilizzati i bioreattori, grandi apparecchi dove, in appositi terreni sterili e mantenendo sotto controllo alcuni parametri, vengono fatte crescere cellule oppure si svolgono reazioni biochimiche per opera di microrganismi.

Ruolo delle cellule staminali

I ricercatori sono riusciti recentemente a coltivare le cellule staminali embrionali. Tutti gli animali, in età adulta, mantengono nei loro tessuti una parte di cellule, le cellule staminali adulte, che, anziché specializzarsi, restano indifferenziate. Quando un tessuto necessita dell’apporto di nuove cellule, alcune cellule staminali adulte si dividono. Da ogni cellula se ne ottengono due: l’una rimane immatura, l’altra si specializza. Nell’adulto le cellule staminali del midollo osseo possono differenziarsi in tutti i tipi cellulari del sangue e le cellule staminali del fegato nelle diverse cellule epatiche, ma le cellule staminali di un tessuto non possono differenziarsi in cellule staminali di un altro tessuto. Quindi, dalle cellule staminali del midollo osseo non possono differenziarsi cellule epatiche o muscolari. Attualmente si ritiene che le uniche cellule in grado di dare origine a qualsiasi tessuto del corpo siano quelle presenti nell’embrione: le cellule staminali embrionali. L’utilizzo delle staminali a favore della salute dell’uomo potrebbe portare a risultati insperati. La moltiplicazione di cellule staminali in vitro potrebbe consentire di ricrea-are tessuti danneggiati o non funzionanti a causa di malattie o lesioni di altra natura.

Controversie sulle cellule staminali embrionali

Il prelievo di cellule staminali embrionali avviene dopo circa 14 giorni dalla fecondazione e non consente la soprovvidenza dell’embrione. Questo fatto, naturalmente, ha aperto ormai da anni un ampio dibattito sull’utilizzo delle cellule staminali embrionali per la ricerca e l’eventuale cura di patologie gravi, come le malattie del sangue, il morbo di Parkinson, le lesioni del midollo spinale e molte altre.

Utilizzo del sangue del cordone ombelicale

Il sangue del cordone ombelicale costituisce una fonte di cellule staminali emopoietiche adulte, che sono attuale-mente utilizzate per curare alcune malattie, come la leucemia linfocitica acuta e altre patologie che interessano in particolare i bambini. Il sangue viene raccolto dal cordone ombelicale subito dopo la nascita, mediante un prelievo dalla vena ombelicale. Una volta raccolto, ne vengono calcolati il volume e la quantità di leucociti e poi viene congelato. Oggigiorno è possibile donare il sangue del cordone ombelicale.