Cellule o.g.m

Tesina - Premio maturità 2008

Titolo

Cellule O.G.M.

Autore

Erika Bertoletti

Descrizione

La tesina tratta del percorso compiuto dalle biotecnologie per arrivare all’invenzione della trasfezione e delle sue applicazioni pratiche nella ricerca sui tumori.

Materie trattate

Biologia

Area

Scientifica

Sommario

Il termine mutazione in campo genetico venne introdotto la prima volta nel 1901 da Hugo de Vries, il quale, in seguito ai suoi studi sulla rapunzia europea, aveva notato come dei nuovi caratteri, non presenti nei genitori, comparissero all'improvviso nelle generazioni successive. De Vries ricondusse la comparsa di questi nuovi caratteri a improvvisi cambiamenti avvenuti all'interno dei geni e ipotizzò anche che tali modifiche potessero essere ereditarie.

Sempre nei primi anni del Novecento Thomas Hunt Morgan e il suo Drosophila Group compirono il primo sfruttamento consapevole di mutazioni naturali con lo scopo di dimostrare il legame tra geni e cromosomi all'interno dei moscerini della frutta. Grazie a questi esperimenti Morgan riuscì a verificare la corrispondenza tra il colore bianco degli occhi e il cromosoma X, dimostrando come questa mutazione fosse più frequente nei maschi, compiendo esperimenti simili a quelli di Mendel con le piante di pisello.

Tuttavia le possibilità di raccogliere dati come quelli di Morgan erano molto scarse vista la scarsa frequenza delle mutazioni naturali e la loro difficile individuazione, quindi tra gli scienziati si iniziò a far strada l'idea di provocare artificialmente mutazioni all'interno degli organismi in modo da poterne studiare gli effetti e avere una maggiore quantità di casi osservabili. Nel 1927 Muller, un membro del Drosophila Group, arrivò alla conclusione che i raggi X in dosi massicce fossero in grado di provocare mutazioni indotte nelle cellule e che tali mutazioni fossero della stessa natura di quelle spontanee. Le sue tesi furono confermate da diversi esperimenti sulle cellule animali sia vegetali e portarono, all'inizio della seconda guerra mondiale, alla scoperta di altri agenti mutageni chimici, come il gas di mostarda.

Grazie alla mutagenesi artificiale vennero condotti gli esperimenti che portarono alla formulazione del famoso dogma un gene- una proteina e alla scoperta della coniugazione batterica.

Tuttavia l'uso dei raggi X o di altri agenti mutageni non consentiva di controllare i processi di mutazione o le loro conseguenze, per riuscire a farlo bisognava comprendere la struttura molecolare dei geni e il loro funzionamento. Nel 1953 Watson e Crick costruirono un modello di DNA a doppia elica, rendendo così possibile spiegare i meccanismi di duplicazione e di funzionamento del materiale genetico. Grazie a questa scoperta si posero le basi dell'ingegneria genetica, che consiste nel trasferire materiale ereditario da un organismo a un altro.

Edward Tatum suddivise l'ingegneria genetica in tre categorie: Eugenetica, cioè la ricombinazione di geni esistenti, Ingegneria genetica, cioè la produzione di nuovi geni, e Ingegneria eufenica, cioè la modificazione o il controllo dell'espressione dei geni.

Negli anni '60 venne messa a punto una delle tecniche più importanti per la manipolazione del materiale genetico: il DNA ricombinante. La tecnica del DNA ricombinante sfrutta la capacità degli enzimi di restrizione, presenti nei batteri, di tagliare il DNA in punti precisi, in modo da creare segmenti che possono essere ricombinati e successivamente introdotti nelle cellule.

Grazie a questo metodo nel 1973 venne prodotto il primo O.G.M. moderno da Stanley Cohen e Herbert Boyer, che inserirono all'interno di un batterio Escherichia coli un gene clonato di rana.

Da allora sono stati creati molti prodotti ad uso commerciale derivati da O.G.M. come l'insulina ricombinante, la somatostatina e diversi tipi di sementi, modificati per resistere al gelo e ai pesticidi.

I geni, una volta modificati, devono essere inseriti nelle cellule in modo da poter essere espressi. I metodi più usati all'inizio furono l'uso della trasformazione batterica o di vettori virali. La trasformazione sfrutta la capacità dei batteri di acquisire il DNA di altre cellule batteriche lisate attraverso la membrana cellulare, mentre i vettori virali consistono nell'infezione delle cellule da parte di virus contenenti il DNA da inserire. Queste tecniche tuttavia risultano molto imprecise e soprattutto l'uso dei virus può risultare difficile da controllare o pericoloso, visto il loro potere patogeno. D'altra parte, l'introduzione di DNA nelle cellule senza l'utilizzo di vettori appare impossibile visto che sia la membrana che il DNA stesso sono carichi negativamente.