Ingegneria genetica

Da Ufopedia.

Versione attuale delle 14:34, 10 mar 2022

Un esemplare di Caenorhabditis elegans, un verme nematode, modificato con una proteina bioluminescente per evidenziare i nuclei di tutte le cellule

Con il termine generico di ingegneria genetica (più propriamente tecnologie del DNA ricombinante) si fa riferimento ad un insieme molto eterogeneo di tecniche che permettono di isolare geni, clonarli, introdurli e esprimerli in un ospite eterologo (differente dall'ospite originale). Queste tecniche permettono di conferire caratteristiche nuove alle cellule riceventi. Le cellule così prodotte sono chiamate ricombinanti. L'ingegneria genetica permette anche di alterare la sequenza di DNA del gene originale e di produrne uno più adatto a rispondere ad esigenze specifiche, come avviene ad esempio per quanto riguarda gli OGM. Per la cronaca lo scienziato americano Craig Venter avrebbe trovato il modo di assemblare ex-novo un codice genetico di vita monocellulare. Vedi articolo in fondo di cui propongo un'estratto.

« Vita artificiale, si è detto, assumendo che l’introduzione di un DNA programmato al computer, e sintetizzato chimicamente, in una cellula batterica ospite privata del suo proprio DNA - perché di questo si è trattato - equivalesse alla creazione di nuova vita. Ora, è vero che il DNA è responsabile dell’origine delle proteine che definiscono l’individuo, e quindi delle proprietà delle sue cellule e, risalendo per li rami, dell’organismo stesso. Qui si è prodotto un batterio con un tipo di vita diverso da quella che gli era stata programmata, e quindi si può parlare di vita artificiale solo con qualche forzatura: vita artificiale sarebbe programmare e produrre tutto in provetta, non solo il DNA, ma tutta la cellula. Del resto già qualche anno fa Craig Venter e i suoi collaboratori erano riusciti a “cambiare” un batterio introducendovi (sia pure in modo mediato) il DNA di un altro batterio. La novità del risultato di cui parliamo ora, ed è certamente una novità che apre scenari incredibili, è nell’avere usato un DNA programmato in laboratorio, non quello preformato da un altro organismo. E’ quindi del tutto ragionevole prevedere sviluppi molto interessanti, e Venter ne ha infatti parlato: l’“ingegnerizzazione” di batteri per farne, ad esempio, dei produttori di vaccini o dei produttori di enzimi capaci di eliminare inquinamenti ambientali (di questo, a dire il vero, si parlava da anni). »

Cos'è l'ingegneria genetica

Le tecniche dell'ingegneria genetica coinvolgono spesso animali e piante ma soprattutto topi.

Specifiche sulla tecnica

Il primo passo di tali tecniche di manipolazione dei geni è stato certamente la scoperta degli enzimi di restrizione, per la quale Werner Arber, Daniel Nathans e Hamilton Smith ricevettero il Premio Nobel per la Medicina nel 1978.
Il processo avviene in varie fasi:

• estrazione di DNA da cellule eucariote e procariote
• frammentazione delle molecole di DNA in segmenti più corti
• identificazione e separazione dei diversi frammenti isolati in cellule ospiti, spesso diverse dalle cellule da cui proviene il DNA isolato.

Le cellule ospiti con genoma manipolato possono esprimere i geni estranei, possono anche riprodursi e fungere da sistemi di amplificazione del gene stesso.

Per estrarre il DNA bisogna rompere le cellule trattandole con sostanze litiche e detergenti. Le molecole di DNA, separate dalla miscela di cellule con tecniche purificanti, vengono tagliate in frammenti più piccoli. Per effettuare ciò si utilizzano enzimi di restrizione, o endonucleasi di restrizione. Esse non tagliano la doppia elica a caso, bensì agiscono in sequenze bersaglio di nucleotidi creando delle estremità appiccicose/coesive (che contengono delle sequenze palindrome). Il taglio avviene mediante idrolisi. Si ottengono un numero variabile di filamenti di DNA di lunghezza variabile, legato alla presenza di sequenze bersaglio che si trovano nei plasmidi. I frammenti di DNA plasmidico e quelli di DNA eucariotico vengono legati insieme grazie alle sequenze coesive con l’intervento di DNA ligasi. I suddetti enzimi di restrizione associati ad una classe di molecole note come ligasi, costituiscono il primo vero kit delle tecnologie del DNA ricombinante. Tale espressione è spesso usata per intendere le varie tecniche utilizzate dall'ingegneria genetica.

Il termine più corretto per identificare un organismo con informazioni genetiche di provenienza esterna è organismo transgenico. Nel linguaggio comune sono utilizzati anche organismo geneticamente modificato o geneticamente ingegnerizzato.

Applicazioni

Se da un punto di vista di ricerca pura queste tecniche sono molto importanti per comprendere a fondo la funzione di una determinata proteina, il fine ultimo è quello di conferire a determinati organismi caratteristiche importanti per svolgere determinati scopi. Tali scopi possono essere applicati ai campi più svariati, come ad esempio quello agricolo (ad esempio la produzione di linee di cereali resistenti agli erbicidi) o quello biomedico (la produzione di insulina attraverso batteri).

Ingegneria genetica e ricerca

Sebbene la conclusione del Progetto Genoma Umano abbia portato una vera e propria rivoluzione nel mondo delle scienze biologiche, ponendo fine di fatto all'era della genomica, rimangono tuttora numerose sfide che attendono la ricerca in questo campo. Il sequenziamento dell'intero genoma umano, oltre a quello di numerose altre specie viventi, ha infatti reso estremamente semplice, se non banale, ottenere informazioni sulla composizione di un gene o di un segmento di DNA: i miliardi di nucleotidi finora sequenziati, infatti, sono largamente disponibili nelle banche dati presenti su internet.

Le sfide della post-genomica

La sfida più grande che la ricerca sta raccogliendo in questi anni di post-genomica consiste nell'individuazione e nella caratterizzazione dei prodotti proteici di ogni gene. Quello della cosiddetta proteomica, dunque, è un compito ben più complesso, essendo meno meccanico del mero sequenziamento del DNA. La rivisitazione che il dogma centrale della biologia molecolare ha subito in questi anni, complica ulteriormente le cose. Oggi appare infatti chiaro che la classica definizione "un gene, un trascritto, una proteina" appare quantomeno insufficiente, se non sbagliata. Esistono infatti numerosi geni che, trascritti, vanno incontro a splicing alternativo. Esistono numerosi trascritti di RNA che non vengono a loro volta tradotti. Non esiste nemmeno una cifra certa dei geni presenti nel genoma umano: le stime proposte al termine del sequenziamento del genoma (circa 30-40 000 geni) sono state ridotte a circa 25 mila.

Per tutti questi motivi, l'era post-genomica si sta notevolmente specializzando. Oltre alla già citata proteomica (che studia il proteoma, l'incredibile numero di proteine e le loro interazioni), si stanno diffondendo la trascrittomica, la metabolomica ed una gran quantità di -omics (dall'originale inglese della terminazione -omica).

Il ruolo dell'ingegneria genetica nella post-genomica

Cellule staminali embrionali di topo in coltura

L'ingegneria genetica è oggi il gold standard nella ricerca sulle proteine. Tra gli strumenti di base che essa mette a disposizione figurano i seguenti.

• Studi di loss of function (dall'inglese, perdita di funzione). Si tratta di esperimenti, genericamente chiamati di knock-out, che permettono di ingegnerizzare un organismo in modo tale da eliminare l'attività di un determinato gene. Ciò permette di studiare il difetto causato da questa mutazione, e può essere utile come screening iniziale della funzione di un gene. Spesso viene utilizzato in biologia dello sviluppo. Un esperimento di knock-out viene messo a punto attraverso la manipolazione in vitro di un costrutto di DNA che, nelle versioni base di un esperimento di knock-out, consiste nel gene di interesse modificato a sufficienza per perdere la funzione originale. Questo costrutto può essere poi inserito in una cellula in coltura, all'interno della quale sarà in grado di sostituire la versione originale (detta wildtype) del gene. Se le cellule che ricevono tale costrutto sono cellule staminali, esse possono essere inserite in una blastocisti, a sua volta inserita nell'utero di madri surrogate. Con questa tecnica, chiamata Embryonic Stem Cell Transfer (dall'inglese, trasferimento di cellule staminali embrionali), è possibile realizzare un organismo transgenico. Un metodo più semplice per lo screening di knock-out, che tuttavia può essere applicato solo ad animali meno complessi, consiste nell'induzione di mutazioni casuali in una popolazione molto ampia (ad esempio di Drosophila melanogaster, il moscerino della frutta). La progenie verrà strettamente analizzata alla ricerca della mutazione che si intende studiare. Tale metodo è correntemente utilizzato per gli organismi unicellulari, specialmente prokaryota, e talvolta per le piante.

La GFP e la BFP (Blue Fluorescent Protein) evidenziano la disposizione delle proteine componenti il fuso mitotico (GFP) e lo scaffold dei cromosomi (BFP) durante una mitosi

Montmorillonite, un tipo di argilla usata in ingegneria genetica

• Studi di gain of function (dall'inglese, acquisizione di funzione). Si tratta della logica controparte della produzione di knock-out. Sono spesso portati avanti insieme ai knock-out per valutare in modo più fine la funzione dei geni in esame. I procedimenti che vengono svolti per introdurre una mutazione ''gain of function sono molto simili a quelli utilizzati per produrre knock-out. In questo caso il costrutto porterà con se alcuni accorgimenti tali da incrementare l'espressione della proteina (come ad esempio un promotore forte).
• Studi con traccianti. Permettono di individuare l'esatta localizzazione e l'interazione della proteina in esame. Un metodo per ottenere ciò consiste nella sostituzione del gene wildtype con un gene di fusione, contenente il gene originale fuso con una terminazione visibile dall'operatore. Un esempio di tali terminazioni visibili è la GFP (dall'inglese Green Fluorescent Protein, proteina fluorescente verde). Tale proteina è molto utile perché permette nella maggior parte dei casi un corretto funzionamento della proteina originale con cui è fusa: uno dei principali problemi legato a questo tipo di tecnica consiste infatti nell'instabilità della maggior parte delle proteine di fusione. Il desiderio dell'operatore in questo tipo di saggi, infatti, è quello di seguire la proteina, non di modificarne i parametri strutturali e funzionali. Una strategia attualmente in sviluppo per migliorare la stabilità dei prodotti di fusione è la possibilità di realizzare code facilmente riconoscibili attraverso la somministrazione di anticorpi.

Applicazioni industriali

Il primo farmaco ottenuto ingegnerizzando un sistema vivente (batterico) è stato l'insulina, approvato dalla Food and Drug Administration (FDA) nel 1982. Anche l'ormone della crescita umano, precedentemente estratto dai cadaveri, fu rapidamente ingegnerizzato. Nel 1986 la FDA approvò il primo vaccino umano ricombinante, contro l'epatite B. La produzione industriale di farmaci utilizzando i sistemi viventi come bioreattori si è da allora largamente diffusa, diventando attualmente la via preferita di sintesi di numerosi farmaci, in particolare per il costo di produzione relativamente basso.

La produzione di molecole attraverso sistemi biologici è oggi ampiamente sfruttato anche nell'industria alimentare: per la produzione di alimenti nutraceutici, arricchiti cioè con alcune molecole, si può servire di sistemi biologici modificati di specie vegetali e animali.

Le teorie di Zecharia Sitchin

Secondo Zecharia Sitchin l'Homo Sapiens Sapiens venne creato in sudafrica (nell'Abzu) 300.000 anni fa dagli Anunnaki (alieni pleiadiani di Nibiru). Venne usata l'ingegneria genetica per creare un ibrido tra loro e l'Homo Erectus africano. Lo crearono per fargli fare il minatore nelle loro miniere d'oro.

In ufologia

Vi sono testimonianze (Thomas Costello e John Rhodes) che indicano nella base Dulce la sede di esperimenti genetici in collaborazione tra il governo USA, i Rettiliani e i Grigi volti a creare degli ibridi umano-alieno. Si spera che per portare avanti questi studi non si sacrifichino degli uomini (come negli esperimenti nazisti di Mengele) e che se verranno messi a punto tali ibridi essi vengano tutti trasferiti sui pianeti degli alieni in questione. Già vi sono attriti tra bianchi, mediorientali, neri, cinesi, ecc non vorremmo vedere altre guerre etniche tra uomini e ibridi uomo-alieno.

Inoltre sembra che i felinoidi crearono l'uomo caucasico con l'ingegneria genetica. Gli umani furono creati per primi dai Felinoidi, su un pianeta nel sistema stellare di Vega, nella Costellazione della Lira. Fu creato con 22 tipi di DNA alieni diversi, con l’antico scopo di essere schiavo e manipolabile. Tutt’ora lo siamo ancora, ma presto chi vorrà non lo sarà più. In questo consiste la crescita dell’umanità (come tutte le forme di vita dell'Universo, a dimensioni astrali via via superiori)! Agli umani venne dato, dalla etnia Felina, come patrimonio genetico, il Gene della Compassione, e questo li rende unici fra le varie etnie. Successivamente agli umani caucasici (cioè i pleiadiani ed andromediani) furono creati (dagli stessi pleiadiani) i Siriani (i mediorientali). Gli Anunnaki (ebrei) sono un tipo di pleiadiani dal naso aquilino originari di Nibiru, e crearono 300.000 anni fa in sudafrica l'uomo terrestre (per alcuni tutti gli Homo Sapiens Sapiens per altri solo i neri africani). Lo fecero mischiando il proprio DNA con quello dell'Homo Erectus terrestre autoctono. I cinesi sarebbero andromediani, gli indiani etnici un mix di pleiadiani, arturiani, andromediani ed anunnaki.

Nel junk-dna (il dna spazzatura) ci sono innesti di dna virali terrestri che hanno integrato le difese immunitarie (un 5%). E' stato dimostrato che un settore del dna-spazzatura controlla e decodifica il pollice opponibile, quindi in realtà questo dna potrebbe avere completamente funzioni utili, anche se al momento sconosciute. Alcuni scienziati cinesi ipotizzano che il dna umano sia stato creato dagli alieni (e le fonti ufologiche concorderebbero, attribuendo la paternità ai felinoidi) e che parte del dna spazzatura non decodifichi niente ma semplicemente siano "note" del creatore in un alfabeto ancora da decrittare (vedi Teoria dei messaggi alieni nel DNA).

Ancora oggi nell'ingegneria genetica si lavora con le cellule su un supporto di argilla, vedi il progetto Adam non solo sulla Terra ma in tutto questo universo. Uno studio del 2002 di Martin Hanczyc e Shelley Fujikawa ha provato che un tipo di argilla, la montmorillonite, ha mostrato capacità di catalisi nei confronti delle reazioni di ricombinazione dell'RNA tramite la formazione di vesciche di grasso. Inoltre la montmorillonite protegge le molecole organiche dal degradamento e permette loro di degradarsi spontaneamente con percentuale di successo maggiore rispetto a un ambiente che ne è privo. I primi studi sull'uso delle argille nella catalisi di colture organiche sono degli anni '90 e successivamente allo studio del 2002, è stato fatto un'ulteriore studio di James P. Ferry nel 2006 e uno di Q. Huang e W. Chen nel 2007.

Nei media

Nel film di fantascienza Blade Runner vengono progettati geneticamente e prodotti per clonazione dei replicanti, organismi biologici di derivazione umana ma dal corredo genetico potenziato, usati come schiavi (soldati, prostitute per basi militari, ecc.).

Bibliografia

• Lewin B.,Il gene. (Edizione compatta), Bologna, Zanichelli, 2006
• Griffiths A., Wessler S., Lewontin R., Gelbart W., Suzki D., Miller J., Genetica. Principi di analisi formale, Bologna, Zanichelli, 2006
• Brown T., Genomi, Napoli, Edises, 2003
• Dale J., Von Schantz M., Dai geni ai genomi, Napoli, Edises, 2004
• Ceccarelli M., Colantuoni V., Graziano G., Rampone S., Bioinformatica. Sfide e prospettive, Franco Angeli, Milano, 2006
• Prantera G., Genetica. Dall'analisi formale alla genomica, McGraw-Hill Companies, 2008

Testi divulgativi sulla Genomica e sulla Post-Genomica

• Keller E. F., Il secolo del gene, Milano, Garzanti, 2000
• Boncinelli E., Genoma:il grande libro dell'uomo, Milano, Mondadori, 2001
• Buiatti S., Lo stato vivente della materia, Torino, UTET, 2000
• Di Bernardo M., Dialegesthai. Collana di ricerche filosofiche, Aracne, 2007 (Per una rivisitazione della dottrina monodiana della morfogenesi autonoma alla luce dei nuovi scenari aperti dalla post-genomica)
• Polsinelli M., De Carli L., Fani R., Dalla genetica classica alla genomica, Carocci, 2008

Voci correlate

• Gene
• DNA ricombinante
• Ingegneria genetica in medicina

Collegamenti esterni

• Breve storia dell'ingegneria genetica
• Sito del Consiglio per una Genetica Responsabile
• Dibattito sulla modificazione genetica delle piante
• Tavola rotonda del Vega Science Trust
• Ampio glossario sugli OGM
• Dipartimento dell'Agricoltura della FAO e il resoconto del Dipartimento sulle biotecnologie agricole
• Glossario per non specialisti sul tema
• Lettera aperta per una moratoria sulle tecnologie di ingegneria genetica
• Petizione di alcuni scienziati a sostegno dell'uso delle biotecnologie in agricoltura (oltre 3400 firme)
• Ingegneria genetica: sogno o incubo?
• Vita artificiale di Venter