CRISPR-Cas9 nella produzione di alimenti di origine vegetale

La nuova frontiera della tecnologia CRISPR-Cas9 apre nuovi scenari nella produzione di specie vegetali. Prima di entrare nel merito dell’argomento, occorre fare un po’ di chiarezza su cos’è una biotecnologia. Per definizione, una biotecnologia è “l’applicazione tecnologica che si serve dei sistemi biologici, degli organismi viventi o di derivati di questi per produrre o modificare prodotti o processi per un fine specifico“. Dunque, senza scendere nei dettagli tecnici la CRISPR-Cas9 è una biotecnologia emergente, scoperta di recente da due scienziate: Jennifer Doudna ed Emmanuelle Charpentier.

Questa tecnologia è stata scoperta grazie ad un progetto di ricerca che aveva l’obiettivo di comprendere il meccanismo di difesa dei batteri nei confronti dei virus. Contrariamente a quanto si possa pensare, la CRISPR ( si pronuncia “crisper“) è utilizzata in natura da alcuni batteri per difendersi dall’attacco dei virus, comportandosi quindi come una sorta di sistema immunitario dei batteri.

Questa strategia può essere presa in “prestito” per essere applicata come strumento biotecnologico per modificare il DNA di una cellula, permettendo di “editare”, cancellare o cambiare i geni a nostro piacimento. La CRISPR dunque è stata adattata da qualcosa che esisteva già in natura. Questa tecnica può farci ottenere risultati molto importanti nel campo delle biotecnologie alimentari, sfruttandola ad esempio nella produzione di alimenti di origine vegetale. Una coltura potrebbe essere selezionata, dunque modificata, al fine di renderla più produttiva, qualitativamente migliore, meno suscettibile e più resistente agli attacchi di microrganismi patogeni. Si otterrebbe, dunque, una coltura resistente al fine di di limitare l’utilizzo di fitofarmaci in campo e di conseguenza la riduzione di residui chimici fortemente dannosi per l’uomo e l’ambiente.

Perché la CRISPR è così importante della produzione di vegetali?

La popolazione mondiale è in costante aumento. Infatti, l’Onu ha previsto che nell’anno 2030, sul nostro pianeta ci saranno circa 8,5 miliardi di abitanti. Questo significa che si dovrà far fronte ad uno dei principali problemi che affligge il nostro pianeta, ovvero, la continua esigenza di alimenti. Questa moderna tecnica biotecnologica potrebbe essere un valido aiuto per aumentare la qualità, la conservabilità e di conseguenza la vita del prodotto riducendo lo spreco alimentare che è in costante crescita.

Come funziona?

CRISPR-Cas9 è una tecnologia di editing genetico che coinvolge due componenti essenziali: un RNA guida per abbinare un genere bersaglio a Cas9 (proteina associata a CRISPR) che, causando la rottura del DNA a doppio filamento, consente modifiche al genoma. Quando alcuni virus infettano una cellula, iniettano all’interno del batterio il proprio DNA. CRISPR invece sintetizza una replica esatta del DNA virale chiamata RNA. La molecola RNA creatasi è legata alla proteina Cas9, ed è pronta per partire alla ricerca del DNA virale in tutta la cellula. Una volta individuato il DNA virale, il complesso (RNA guida+Cas9) lo aggancia e ne provoca il taglio. In questo modo, il batterio sviluppa una difesa immunitaria nei confronti del virus. Pertanto nell’ipotesi in cui il batterio dovesse entrare di nuovo in contatto con quest’ultimo ne risulterà immune.

CRISPR-Cas9 nella produzione di vegetali….OGM?

Spesso si parla di prodotti transgenici o meglio di OGM, ovvero organismi viventi che possiedono un patrimonio genetico modificato tramite tecniche di ingegneria genetica. L’articolo 2 della Direttiva 2001/18/CE recita: “organismo geneticamente modificato (OGM)” un organismo, diverso da un essere umano, il cui materiale genetico è stato modificato in modo diverso da quanto avviene in natura con l’accoppiamento e/o la ricombinazione genetica naturale.

La tecnica di ingegneria genetica prevalentemente utilizzata finora, prevede il prelevamento di un gene da un organismo per trasferirlo in un altro. Le tracce lasciate da questo trasferimento permettono l’identificazione della specie modificata. Uno dei tanti utilizzi della moderna tecnica biotecnologica CRISPR è la produzione di OGM. Nonostante la costante innovazione scientifica, i consumatori nutrono comunque una forte diffidenza nei confronti di questi prodotti.

Cos’è realmente un OGM?

È necessario quindi, fare chiarezza su cos’è realmente un OGM. Come precedentemente anticipato, un OGM è un organismo vivente che ha subito delle modifiche in relazione al proprio patrimonio genetico. È facile pensare che queste modifiche avvengano in un laboratorio, al contrario è difficile pensare che queste mutazioni possano avvenire spontaneamente in natura. Si pensi ad esempio che la maggior parte delle persone è convinta che tradizionalmente la carota sia di colore arancione. In realtà, anticamente, l’ortaggio aveva una quantità di antocianine maggiore che lo rendevano viola. Alla fine del 17° secolo si sono verificate delle mutazioni genetiche spontanee, quindi naturali, che hanno portato alla carota che tutti conosciamo. Tale mutazione spontanea potrebbe essere replicata anche in laboratorio attraverso l’ingegneria genetica.

In Italia, contrariamente a quanto accade negli USA, la derrata vegetale è etichettata come OGM, in quanto sussiste l’obbligo di etichettatura dei prodotti transgenici. Nel prevedere tale obbligo, la Direttiva Comunitaria del 2001 prende in considerazione soltanto la tecnica di produzione degli OGM senza fossilizzarsi sul risultato finale. Quindi, nell’ipotesi in cui venga utilizzata la CRISPR non sussiste l’obbligo di etichettatura che è previsto per le tecniche classiche di ricombinazione genetica, nonostante il risultato sia lo stesso.

Quali sono i vantaggi del sistema CRISPR?

CRISPR possiede il grande vantaggio, dal punto di vista analitico, di non lasciare alcuna traccia. Conseguentemente la modifica è indistinguibile da una mutazione che avviene casualmente in natura. In quanto nel suo DNA non vi è traccia delle generazioni transgeniche precedenti. Ciò significa che l’organismo mutato potrebbe essere tranquillamente commercializzato in Europa come mutazione spontanea , nonostante sia stato in realtà creato in laboratorio. Questo perché dal punto di vista analitico il mutante “naturale” è identico al mutante ottenuto con la CRISPR. Fondamentalmente il problema non è scientifico in quanto lo scienziato ha più tecniche a disposizione, tra le quali la CRISPR che produce una mutazione indistinguibile da quella che avviene in natura e che, alla luce della normativa Europea, può essere immessa nel mercato senza vincoli.

Le maggiori criticità, da questo punto di vista, emergono dalla politica nazionale degli Stati membri. In Europa infatti, c’è una battaglia politica di estrema rilevanza, in quanto vi sono diverse correnti di pensiero sull’argomento. Alcuni governi ritengono opportuno dover applicare la Direttiva Europea 2001/18 indipendentemente dalla tecnica utilizzata. In altre parole, l’organismo mutato in laboratorio dovrebbe essere etichettato sempre come OGM. Altri, in conformità con quanto disposto dalla Direttiva, ritengono che non sia necessaria l’etichettatura del prodotto ottenuto mediante la CRISPR che, analiticamente, appare identico al mutato “naturale”.

Conclusioni

Alla luce di tutto ciò, la CRISPR ha un futuro abbastanza incerto in quanto se si continuerà a regolamentare le tecniche utilizzate, ma non le singole caratteristiche dei prodotti ottenuti, questa biotecnologia non sarà mai concretizzata. La comunità scientifica, infatti, ha sempre sostenuto che una buona regolamentazione dovrebbe disciplinare i singoli prodotti sulla base delle caratteristiche e del profilo di rischio di ciascuno, ma non della tecnica utilizzata per produrli.

In questo articolo sono stati trattati soltanto gli sviluppi in campo vegetale, ma le aree di applicazione sono molteplici: ad esempio in ambito medico, la CRISPR potrebbe essere utilizzata per curare malattie genetiche o specifici tumori. Gli aspetti positivi, dunque, sono molteplici e interessanti, ma fin quando sussisteranno problemi politici e di tipo etico, questa biotecnologia non vedrà mai la luce.

Per chi fosse interessato e volesse approfondire l’argomento:

• CRISPR Cas9 E L’editing Genetico Su Cellule Embrionali Umane
• CRISPR: come si fa l’editing genetico
• Crispr/Cas, l’ultima frontiera dell’ingegneria genetica
• Nuove biotecnologie in agricoltura

Fonti

1. Belhaj, Khaoula, et al. “Editing plant genomes with CRISPR/Cas9.” Current opinion in biotechnology 32 (2015).
2. Dell’Aglio. “L’ultima frontiera dell’ingegneria genetica: cos’è e a cosa serve il sistema Crispr/Cas.
3. Le Scienze, Dario Bressanini, “CRISPR, “Una biotecnologia dirompente”