Ingegneria Genetica

Introduzione

L'ingegneria genetica è un insieme di tecniche utilizzate per modificare in modo predeterminato le caratteristiche ereditarie di un organismo, alterandone il materiale genetico. Tra i fini che si vogliono ottenere con queste procedure vi sono la sintesi da parte di batteri e virus di specifici composti, che questi microrganismi produrrebbero invece in quantità minori o non produrrebbero affatto. Con tecniche di ingegneria genetica si può anche indurre l'adattamento di una specie di microrganismi a condizioni di vita diverse da quelle selvatiche. Sulle tecniche di ingegneria genetica è basata la terapia genica, un promettente approccio sperimentale con il quale forse un giorno si riusciranno a curare alcune malattie genetiche e patologie come la sindrome da immunodeficienza acquisita (AIDS) o il cancro.

L'ingegneria genetica viene anche detta “tecnologia del DNA ricombinante”, poiché comporta la manipolazione dell'acido desossiribonucleico o DNA. Gli strumenti fondamentali per operare questo tipo di manipolazione sono i cosiddetti enzimi di restrizione, prodotti da varie specie di batteri; la loro azione consiste nel riconoscimento all'interno di una molecola di DNA di una sequenza specifica, sulla quale viene operato un taglio. In questo modo vengono generati frammenti di DNA, originari di specie diverse e contenenti geni o sequenze di particolare interesse, che possono essere uniti ad altre molecole di DNA tramite enzimi chiamati 'ligasi'. Pertanto, gli enzimi di restrizione e le ligasi permettono, con un procedimento di 'taglia e incolla', di costruire molecole di DNA ricombinanti. Dal momento che a fini sperimentali è essenziale disporre di notevoli quantità dei frammenti di DNA d'interesse, per ottenere la loro replicazione in multipla copia è necessario inserirli con il metodo enzimatico del 'taglia e incolla' nei cosiddetti 'vettori', pezzi di DNA in grado di autoreplicarsi molto rapidamente all'interno di una cellula ospite.

Esempi di vettori sono il materiale genetico modificato di alcuni virus e di alcune specie di lievito e particolari molecole chiamate plasmidi. Il classico processo di produzione di una molecola ricombinante, costituita dal vettore e dal frammento di DNA in esso inserito, prende il nome di clonazione poiché, in seguito all'introduzione in una cellula ospite (comunemente un batterio o una cellula di lievito) della molecola ricombinante, vengono prodotte multiple copie identiche alla molecola originaria. Da qualche anno è possibile ottenere questo stesso risultato con un nuovo metodo, chiamato reazione a catena della polimerasi (PCR), grazie al quale è possibile evitare il passaggio della clonazione del frammento di DNA in un vettore.

Vantaggi

Le potenzialità offerte dalle tecniche di ingegneria genetica sono enormi. Ad esempio, il gene che codifica per l'insulina è presente in natura solo negli animali superiori. Oggi può, tuttavia, essere clonato in un vettore ed essere inserito insieme a esso in una cellula batterica. Dalla coltura dei batteri contenenti la molecola di DNA ricombinante si ottengono grandi quantità di insulina. Prima che venissero sviluppate queste tecniche, l'insulina veniva ricavata con un metodo molto più complesso e costoso, che consiste nella purificazione di questo composto dal pancreas di animali d'allevamento. Un'altra importante applicazione dell'ingegneria genetica è la produzione del fattore VIII, una proteina coinvolta nei processi di coagulazione del sangue che è assente nelle persone affette da emofilia. La somministrazione agli emofiliaci della proteina ricombinante, prodotta con la clonazione nei batteri del gene che codifica per il fattore VIII, consente, infatti, di evitare di somministrare ai malati la proteina purificata dal sangue umano; quest'ultimo, infatti, nonostante i controlli più accurati, potrebbe comunque essere contaminato da microrganismi patologici e dunque trasmettere malattie infettive, quali ad esempio la sindrome da immunodeficienza acquisita (AIDS) o varie forme di epatite.

Le tecniche di ingegneria genetica vengono anche utilizzate dai ricercatori del settore agroalimentare, ad esempio per aumentare la resistenza di specie vegetali alle malattie o per modificare il patrimonio genetico del bestiame, ad esempio al fine di incrementare la produzione di latte; l'industria farmaceutica utilizza questi metodi per generare vaccini ricombinanti o per cercare di fare produrre a razze bovine selezionate alcuni tipi di farmaci insieme al latte materno.

Rischi

Le tecniche di ingegneria genetica non sono prive di rischi e pertanto devono essere utilizzate con cautela. Infatti, spesso vengono introdotti a scopi sperimentali geni potenzialmente pericolosi, come quelli che causano il cancro, nel DNA di microrganismi infettivi, quali ad esempio il virus dell'influenza. Per evitare che dai risultati di queste manipolazioni si producano effetti indesiderati o imprevisti, gli esperimenti sul DNA ricombinante sono sottoposti a regole e a controlli molto severi.