Approfondimenti

CHE COSA SI INTENDE PER BIOTECNOLOGIE?

Con il termine biotecnologie si intendono tutte quelle tecnologie che utilizzano organismi viventi (batteri, lieviti, cellule vegetali o animali di organismi semplici e complessi) o loro componenti per ottenere quantità commerciali di prodotti utili oppure per migliorare le caratteristiche di piante e animali o, ancora, per sviluppare microrganismi utili per usi specifici.
Le principali applicazioni delle biotecnologie si registrano nei seguenti settori:

• farmacologia e medicina, per la produzione di prodotti diagnostici e medicinali;
• agricoltura, veterinaria e zootecnia, per la produzione di animali e vegetali transgenici, qualitativamente superiori, più produttivi, resistenti a patogeni, in grado di sopportare condizioni ambientali non favorevoli e capaci di produrre molecole benefiche per la salute umana;
• bioindustria, per la produzione industriale di vitamine, aminoacidi, enzimi, prodotti alimentari, bevande;
• ambiente, per lo smaltimento dei rifiuti, la depurazione delle acque contaminate e la identificazione di sostanze tossiche presenti nel terreno, nell'aria e nelle acque.

COSA SONO I MICRORGANISMI?

Le biotecnologie utilizzano organismi viventi molto piccoli, chiamati microrganismi. I virus: sono i più piccoli; basti pensare che 10.000 virus dell'influenza non coprono neanche 1 mm quadrato. Sono incapaci di riprodursi da soli e devono diventare parassiti di un altro organismo per moltiplicarsi. I Batteri: circa 10 volte più grandi della stragrande maggioranza dei virus, i batteri si sanno riprodurre. Possono essere cocchi, bacilli o spirilli. Essi sono dappertutto: sulla terra, nel mare, sopra di noi e dentro di noi. Molti di loro non rappresentano alcun pericolo. Essi sono anche necessari alla flora intestinale! I Lieviti: 10 volte più grandi dei batteri, sono alla base dei più comuni processi di fermentazione ad esempio per la produzione della birra e del pane. Le cellule animali e le cellule vegetali in natura danno vita ad aggregati  che formano i tessuti degli organismi pluricellulari: gli animali e i vegetali. Sono 10 volte più grandi dei lieviti e sono molto più complesse. Sono in grado di sintetizzare sostanze direttamente assimilabili dal nostro corpo. Contrariamente ai batteri e ai lieviti esse sono molto delicate. I microrganismi si moltiplicano molto rapidamente e si scindono in maniera binaria. Alcuni batteri si dividono ogni 20 minuti. Le cellule animali e vegetali sono molto più lente: qualche giorno o anche più.

COS'È IL DNA?

Rappresenta la molecola chiave nell'economia della cellula; è lì, infatti, che è contenuta l'informazione genetica e da cui partono tutte le informazioni su come deve essere fatta una cellula e su cosa deve produrre. L'informazione viene poi trasmessa alle generazioni successive. Il DNA costituisce il genoma di tutti gli organismi.

COS'È IL GENE?

Rappresenta l'unità fondamentale, fisica e funzionale, dell'eredità che trasmette le informazioni da una generazione alla successiva. Un gene occupa una posizione definita e fissa (locus) di un particolare cromosoma. Il DNA che costituisce un gene contiene l’informazione per la sintesi di una o più proteine che sono le molecole in grado di esplicare le funzioni strutturali ed enzimate all’interno delle singole cellule.

COS'È L'INGEGNERIA GENETICA?

L'ingegneria genetica permette di riprogrammare i microrganismi e di assegnare loro nuove funzioni. Utilizzando le stesse regole e gli stessi mezzi della natura, ad esempio, è ormai possibile produrre delle proteine. In parole molto semplici, i concetti base dell'ingegneria genetica sono i seguenti:
1. ci si procura una copia (gene) della proteina umana che si intende produrre;
2. si inserisce il gene dentro ad una molecola di DNA circolare (plasmide) che permetterà la produzione della proteina eterologa nel batterio trasformato. Il batterio è diventato un "batterio ricombinante" poiché contiene un nuovo messaggio genetico;
3. si mette a crescere il batterio ricombinante in terreno liquido di coltura a 37° per permettere che si moltiplichi;
4. poco tempo dopo ci saranno moltissime copie del batterio ricombinante tutte uguali che produrranno grandi quantità della proteina ricombinante uguale a quella originale;
5. si devono quindi eliminare tutti i batteri che hanno prodotto la proteina ricombinante;
6. si estraggono le proteine che i batteri hanno prodotto in grande quantità. A questo stadio si possono coltivare i batteri su grande scala all'interno di imponenti BIOREATTORI che possono contenere migliaia di litri!

QUANDO SONO NATE LE BIOTECNOLOGIE TRADIZIONALI?

Le biotecnologie tradizionali, intese semplicemente come utilizzazione di organismi viventi (batteri, lieviti, cellule vegetali o animali di organismi semplici e complessi), risalgono a tempi preistorici; il latte che si trasforma in formaggio, il succo d'uva in vino, sono solo alcuni esempi delle biotecnologie tradizionali che si usavano già tanti anni fa, ma senza saperlo! Fra le forme più antiche di biotecnologie ricordiamo la produzione delle prime bibite alcoliche in Babilonia (6000 a.c.); la produzione del pane e della birra in Egitto (4000 a.c.); la produzione di formaggio e yogurt in Medio Oriente (3000 a.c.); la produzione di aceto in Egitto (400 a.c.); la produzione di formaggio in Svizzera, Francia e Inghilterra (1000 d.c.); la prima produzione industriale di aceto in Francia (1300 d.c.).

QUANDO SONO NATE LE BIOTECNOLOGIE AVANZATE?

L'origine delle biotecnologie avanzate può essere fatta risalire al 1680 quando, nei Paesi Bassi, Anton Von Leeuwenhoek riuscì per primo a vedere i batteri grazie alla scoperta di una lente e alla costruzione di un microscopio. L'importante scoperta consentì di ipotizzare che alla base dei processi di trasformazione di alcuni prodotti naturali potessero essere coinvolti specifici microrganismi viventi. Solo verso la metà del secolo scorso (1875), però, Pasteur comprese e descrisse la causa delle fermentazioni; infatti egli individuò i batteri e i lieviti responsabili di alcuni processi importanti della trasformazione di sostanze alimentari per arrivare alla produzione di birra, vino, aceto. In seguito si scoprì che alla base dei processi fermentativi vi erano enzimi (proteine) in grado di catalizzare la conversione del glucosio in etanolo, presenti all'interno delle cellule del lievito e che essi erano facilmente estraibili senza avere alterazioni nelle loro funzioni. Nel 1953 Crick e Watson descrissero la molecola del DNA, molecola presente nel nucleo delle cellule, che contiene tutte le informazioni genetiche. Nel 1972 Paul Berg generò la prima molecola di DNA chimerico, ovvero riuscì ad unire due frammenti di DNA di diversa provenienza dando origine ad una nuova entità genetica. Nel 1973 i ricercatori Cohen e Boyer generarono il primo organismo geneticamente modificato, nella fattispecie un batterio, aprendo così la strada alla tecnologia del DNA ricombinante (ingegneria genetica). Nel 1982 vi fu l'immissione sul mercato del primo Biofarmaco (l'insulina) prodotto per mezzo dell'ingegneria genetica.

QUALI SONO LE APPLICAZIONI DELLE BIOTECNOLOGIE IN MEDICINA?

Le biotecnologie applicate in medicina servono ad esempio per:

• produrre proteine terapeutiche quali l'insulina che serve per curare le persone affette da diabete, l'ormone della crescita o somatotropina che serve per curare alcune forme di nanismo, e l'eritropoietina che serve nei casi di anemia;
• produrre gli interferoni che servono per combattere virus, per far regredire tumori;
• produrre gli antibiotici su scala industriale per difenderci dai batteri;
• produrre vaccini per esempio per difenderci dal virus dell'epatite B o dalla Bordetella pertussis, batterio responsabile della pertosse;
• individuare malattie infettive o genetiche in periodo prenatale e curare alcune malattie genetiche attraverso la terapia genica.

QUALI SONO LE APPLICAZIONI DELLE BIOTECNOLOGIE IN MEDICINA VETERINARIA E ZOOTECNIA?

Le biotecnologie sono utilizzate per produrre medicine utili per gli animali o per sapere attraverso esami specifici se sono malati. I principali campi di applicazione delle biotecnologie alla medicina veterinaria e alla zootecnia sono i seguenti:

• diagnostica molecolare, applicata per individuare le malattie del bovino quali la rinotracheite infettiva e la leucemia o leucomi;
• disponibilità di kit diagnostici per il rilievo di malattie virali degli animali da compagnia (cani, gatti);
• diagnostica dei patogeni degli animali in produzione zootecnica;
• rilievo di batteri patogeni direttamente negli alimenti;
• produzione di vaccini contro l'afta epizootica, contro la rabbia, contro il virus della leucemia felina, contro il virus della malattia di Aujeszky del suino, vaccini contro virus del pollo e del tacchino, vaccini contro il virus della peste bovina.

Le biotecnologie possono essere utilizzate anche per la clonazione di animali, quindi la produzione di individui tutti identici tra loro, con lo scopo di ampliare il numero di soggetti con migliori caratteristiche produttive e di resistenza alle malattie.

QUALI SONO LE APPLICAZIONI DELLE BIOTECNOLOGIE IN AGRICOLTURA?

Lo scopo dell'utilizzo delle biotecnologie in agricoltura è quello di :

• massimizzare la produzione di piante coltivabili;
• migliorare la qualità nutrizionale di alcuni prodotti agricoli;
• generare resistenza a parassiti e altri patogeni;
• sviluppare linee capaci di crescere in condizioni ambientali avverse quali siccità, alta salinità del terreno e gelo;
• produrre molecole farmaceutiche con proprietà terapeutiche e profilattiche per l’uomo e gli animali non naturalmente presenti nelle piante, dando quindi la possibilità di utilizzare sistemi e tecnologie agronomiche di larga scala.

QUALI SONO LE APPLICAZIONI DELLE BIOTECNOLOGIE PER LA SALVAGUARDIA DELL'AMBIENTE?

Le principali applicazioni delle biotecnologie per la salvaguardia dell'ambiente sono:

• Smaltimento dei prodotti di rifiuto (acque di scarico e rifiuti solidi)
• Biorisanamento (bioremediation) del suolo e delle acque inquinate da composti tossici (degradazione del petrolio e dei suoi derivati)
• Diagnostica ambientale.

Le sostanze di rifiuto vengono trasformate da determinate specie di microrganismi in sostanze riutilizzabili da parte degli organismi viventi. I prodotti di rifiuto urbani (acque di scarico e rifiuti), industriali (ogni tipo di sostanza chimica) o agrozootecnici (deiezioni) possono essere distrutti dai microrganismi e trasformati in sostanze riutilizzabili dalla natura stessa (sostanze biodegradabili).
FONTE: Giorgio Poli "Biotecnologie: principi e applicazioni dell'ingegneria genetica"

QUALI SONO I RISCHI DELLE BIOTECNOLOGIE?

I rischi delle biotecnologie sono per l’opinione pubblica limitati all’uso delle piante geneticamente modificate. L’uso dell’ingegneria genetica per produrre piante geneticamente modificate dovrebbe essere considerato come un miglioramento delle tecniche grossolane impiegate fino ad oggi. L’introduzione diretta di uno od alcuni geni, scelti per le loro caratteristiche, dà origine a modifiche meno grossolane e più prevedibili di quelle ottenute ibridando specie diverse o di quelle ottenute per mutagenesi, ciò nonostante le piante geneticamente modificate generano una serie di reazioni negative in quasi tutto il mondo. Nella storia umana questa paura esagerata delle innovazioni e la percezione che prodotti più vecchi o “naturali” sono, in ogni caso, più sicuri è una costante.
Sono annoverati fra i possibili rischi delle piante geneticamente modificate:

• lo sviluppo di nuove allergie;
• il trasferimento orizzontale di geni che codificano per la resistenza gli
• antibiotici ai batteri della flora intestinale;
• il flusso genico da pianta coltivata a specie coltivate o selvatiche compatibili, con l’inserimento di geni indesiderati;
• la perdita di diversità di specie e di habitat (la monocultura era un fenomeno già in atto precedentemente all’avvento delle biotecnologie);
• i cambiamenti delle condizioni socioeconomiche dovute all'uso delle tecnologie del DNA ricombinante.

Le piante geneticamente modificate vengono consumate su larga scala da più di un decennio senza che siano mai stati registrati eventi come quelli sopra descritti. Nel 2006, la coltivazione delle piante geneticamente modificate  ha raggiunto i 106 milioni di ettari sia in paesi sviluppati che in paesi in via di sviluppo. Ad oggi sono stati pubblicati circa 30.000 lavori scientifici sulla sicurezza d’uso di tali piante che hanno dimostrato che piante autorizzate per il consumo umano od animale sono sicure.
Anche l'Agenda 21, nel riconoscere che "le biotecnologie possono contribuire sostanzialmente allo sviluppo sostenibile migliorando la disponibilità di cibi e mangimi, la salute umana, e la protezione ambientale" avverte che "la comunità internazionale può trarre i massimi benefici dalle biotecnologie solo se queste vengono sviluppate ed applicate giudiziosamente".

COS'È L'AGENDA 21?

L'Agenda 21 è uno dei cinque documenti concordati durante la Conferenza delle Nazioni Unite sull'Ambiente e lo Sviluppo (UNCED), tenutasi a Rio de Janeiro nel giugno 1992. Siglato da 179 Capi di Governo, è un programma per lo sviluppo sostenibile nel 21° secolo, finalizzato a mantenere un'elevata qualità dell'ambiente connessa allo sviluppo dell'economia per tutti i popoli del mondo.

QUALI SONO I VANTAGGI DELLE BIOTECNOLOGIE?

• Produzione di vaccini e farmaci che presentano una maggiore sicurezza (evitando contaminazioni dovute alle precedenti tecniche di isolamento da tessuti o organi biologici)
• Possibilità di diagnosticare o curare malattie il cui gene sia conosciuto, sia per uomini sia per animali usati in produzione zootecnica
• Possibilità di rilevare elementi patogeni negli alimenti
• Abbassamento dei costi di produzione di farmaci e vaccini con relativo aumento della produzione
• Aumento della quantità di alcuni alimenti, miglioramento della qualità nutrizionale di alcuni prodotti agricoli, della resistenza a stress ambientali, a parassiti e ad altri patogeni.
• Smaltimento dei prodotti di rifiuto (acque di scarico e rifiuti solidi)
• Biorisanamento (bioremediation) del suolo e delle acque inquinate da composti tossici (es. degradazione del petrolio e dei suoi derivati da parte di batteri "mangiapetrolio")
• Possibilità di effettuare diagnostica ambientale.

COS'È LA BIODIVERSITÀ?

Il termine "biodiversità" sta ad indicare la diversità di tutte le forme di vita sulla Terra, sia animali che vegetali, visibili e invisibili. La diversità biologica è frutto di una evoluzione di più di tre miliardi di anni e l'umanità ha il dovere morale di preservarla per le generazioni future. Non è possibile, infatti, recuperare o ricostituire una specie scomparsa. La principale causa di perdita della diversità è rinvenibile nella distruzione degli ecosistemi tropicali a seguito della crescente deforestazione che, se non verrà fermata al più presto, si stima porterà ad una perdita compresa tra il 5 e il 10% delle specie viventi. Altre cause di riduzione della biodiversità sono rinvenibili negli inquinamenti ambientali, nelle pratiche intensive di produzione di animali e vegetali, nell'urbanizzazione eccessiva e nella crescita incontrollata della popolazione mondiale. Anche l'introduzione nell'ambiente di organismi geneticamente modificati potrebbe causare una diminuzione della diversità biologica. Per preservare la biodiversità esistono due possibili approcci complementari:
1. le piante e gli animali che si vogliono conservare restano nel loro ambiente naturale (in situ); 2. le piante e gli animali sono conservati nella forma di "banche di geni" al di fuori del loro habitat naturale (ex situ).

E' POSSIBILE LA CLONAZIONE UMANA?

La clonazione umana è vietata in tutto il mondo. Essa, infatti, è considerata una grave violazione dei fondamentali diritti umani, perché permette una selezione eugenetica e razzista e quindi va contro il principio di parità tra gli uomini. Per questi motivi il Parlamento Europeo, nella Risoluzione sulla clonazione di animali o esseri umani del 12/3/97 ha esposto la propria posizione contraria alla clonazione umana, ritenendola intollerabile per la società. Anche il Congresso degli Stati Uniti ha dichiarato la propria posizione contraria e ha imposto il blocco degli esperimenti. Il Comitato Nazionale per la Biosicurezza e le Biotecnologie, nel suo documento sulla clonazione umana ed animale, ha espressamente previsto il divieto di ogni forma di clonazione umana, consentendo la clonazione animale solo nel rispetto dei principi già stabiliti da normative nazionali e internazionali, in particolare quelle che evitano sofferenze agli animali.

A CHE SERVONO GLI ANIMALI CLONATI?

Gli animali clonati sono utili in medicina e zootecnia per ottenere copie identiche di animali con una genetica superiore per determinate caratteristiche desiderate, che sono state preventivamente selezionate o modificate. Per esempio, esistono capre modificata geneticamente per produrre un biofarmaco nel latte, e’ necessario mantenere cloni di questi animali in modo che il carattere desiderato non venga perso nelle generazioni successive  attraverso il processo della riproduzione sessuale.

CHE COSA SI INTENDE PER BIOSICUREZZA?

Il termine biosicurezza riguarda sia l'insieme dei meccanismi di controllo e monitoraggio che garantiscono la sicurezza dei prodotti derivanti dalle biotecnologie, con particolare riferimento alla salvaguardia della salute dell'uomo, dell'ambiente e degli animali; sia l’uso deliberato di agenti biologici per provocare danni all’uomo, agli animali, all’ambiente.
Lo sviluppo delle applicazioni biotecnologiche viene accompagnato da una attenta valutazione dei possibili rischi ad esse connessi. Il Comitato Nazionale per la Biosicurezza, le Biotecnologie e le Scienze della Vita ha, tra i suoi compiti, anche lo studio, la valutazione e l'informazione sui rischi derivanti dall'impiego di agenti biologici e cura, a tal fine, rapporti con l'Unione Europea e con altri Organismi nazionali e internazionali.

La preparazione ad affrontare, senza provocare inutili ed ingiustificati allarmi nella popolazione, l’uso offensivo di agenti biologici è predisposta e continuamente aggiornata dal Ministero della Salute.

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