Che cos'è la modifica genetica?

La modificazione genetica è il processo di alterazione della composizione genetica di un organismo. Ciò è stato fatto indirettamente per migliaia di anni mediante l'allevamento controllato o selettivo di piante e animali. La moderna biotecnologia ha reso più facile e veloce indirizzare un gene specifico per un'alterazione più precisa dell'organismo attraverso l'ingegneria genetica.

I termini "modificato" e "ingegnerizzato" sono spesso usati in modo intercambiabile nel contesto dell'etichettatura di alimenti geneticamente modificati o "OGM". Nel campo della biotecnologia, OGM sta per organismo geneticamente modificato, mentre nell'industria alimentare il termine si riferisce esclusivamente agli alimenti che sono stati appositamente ingegnerizzati e non organismi selezionati in modo selettivo. Questa discrepanza porta a confusione tra i consumatori, e quindi la Food and Drug Administration (FDA) statunitense preferisce il termine geneticamente modificato (GE) per cibo.

Breve storia della modificazione genetica

La modificazione genetica risale ai tempi antichi, quando gli esseri umani hanno influenzato la genetica riproducendo selettivamente organismi, secondo un articolo di Gabriel Rangel, uno scienziato della salute pubblica dell'Università di Harvard. Se ripetuto per diverse generazioni, questo processo porta a cambiamenti radicali nella specie.

I cani furono probabilmente i primi animali ad essere geneticamente modificati intenzionalmente, con l'inizio di tale sforzo risalente a circa 32.000 anni, secondo Rangel. I lupi selvatici si sono uniti ai nostri antenati cacciatori-raccoglitori nell'Asia orientale, dove i canini sono stati addomesticati e allevati per avere una maggiore docilità. Per migliaia di anni, le persone hanno allevato cani con diverse personalità e tratti fisici desiderati, portando alla fine all'ampia varietà di cani che vediamo oggi.

La prima pianta geneticamente modificata conosciuta è il grano. Secondo un articolo del 2015 pubblicato sul Journal of Traditional and Complementary Medicine, si ritiene che questo prezioso raccolto abbia avuto origine in Medio Oriente e in Nord Africa nell'area nota come Fertile Crescent. Gli antichi agricoltori allevavano selettivamente erbe di grano a partire dal 9000 a.C. circa. per creare varietà domestiche con grani più grandi e semi più resistenti. Nell'8000 a.C., la coltivazione del grano domestico si era diffusa in Europa e in Asia. Il continuo allevamento selettivo del grano ha portato alle migliaia di varietà che vengono coltivate oggi.

Il mais ha anche subito alcuni dei cambiamenti genetici più drammatici negli ultimi mille anni. Il raccolto principale era derivato da una pianta nota come teosinte, un'erba selvatica con minuscole orecchie che portavano solo pochi chicchi. Nel corso del tempo, gli agricoltori hanno allevato selettivamente le erbe di teosinte per creare mais con grandi spighe piene di chicchi.

Al di là di queste colture, gran parte dei prodotti che mangiamo oggi - tra cui banane, mele e pomodori - ha subito diverse generazioni di allevamento selettivo, secondo Rangel.

La tecnologia che taglia e trasferisce specificamente un pezzo di DNA ricombinante (rDNA) da un organismo a un altro è stata sviluppata nel 1973 da Herbert Boyer e Stanley Cohen, rispettivamente ricercatori dell'Università della California, San Francisco e Stanford University. La coppia ha trasferito un pezzo di DNA da un ceppo di batteri a un altro, consentendo la resistenza agli antibiotici nei batteri modificati. L'anno successivo, due biologi molecolari americani, Beatrice Mintz e Rudolf Jaenisch, hanno introdotto materiale genetico estraneo negli embrioni di topo nel primo esperimento per modificare geneticamente gli animali utilizzando tecniche di ingegneria genetica.

I ricercatori stavano anche modificando i batteri da utilizzare come farmaci. Nel 1982, l'insulina umana è stata sintetizzata da ingegneria genetica E. coli batteri, diventando il primo farmaco umano geneticamente modificato approvato dalla FDA, secondo Rangel.

Cibo geneticamente modificato

Esistono quattro metodi principali per modificare geneticamente le colture, secondo la Ohio State University:

• Allevamento selettivo: vengono introdotti e allevati due ceppi di piante per produrre prole con caratteristiche specifiche. Possono essere colpiti tra 10.000 e 300.000 geni. Questo è il metodo più antico di modificazione genetica e in genere non è incluso nella categoria degli alimenti OGM.
• Mutagenesi: i semi delle piante sono appositamente esposti a sostanze chimiche o radiazioni per mutare gli organismi. La prole con i tratti desiderati viene mantenuta e ulteriormente allevata. Anche la mutagenesi non è tipicamente inclusa nella categoria degli alimenti OGM.
• Interferenza dell'RNA: singoli geni indesiderabili nelle piante vengono inattivati ​​per rimuovere eventuali tratti indesiderati.
• Transgenici: un gene viene prelevato da una specie e impiantato in un'altra per introdurre un tratto desiderabile.

Gli ultimi due metodi elencati sono considerati tipi di ingegneria genetica. Oggi, alcune colture sono state sottoposte a ingegneria genetica per migliorare la resa delle colture, la resistenza ai danni degli insetti e l'immunità alle malattie delle piante, nonché per introdurre un maggiore valore nutritivo, secondo la FDA. Nel mercato, queste sono chiamate colture geneticamente modificate o OGM.

"Le colture OGM presentavano molte promesse nella risoluzione dei problemi agricoli", ha affermato Nitya Jacob, scienziata delle colture presso l'Oxford College della Emory University in Georgia.

La prima coltura geneticamente modificata approvata per la coltivazione negli Stati Uniti è stata il pomodoro Flavr Savr nel 1994. (Per essere coltivati ​​negli Stati Uniti, gli alimenti geneticamente modificati devono essere accettati sia dalla Environmental Protection Agency (EPA) che dalla FDA.) il pomodoro nuovo ha avuto una durata di conservazione più lunga grazie alla disattivazione del gene che fa sì che i pomodori inizino a diventare mollicci non appena vengono raccolti. Il pomodoro è stato anche promesso di avere un sapore migliorato, secondo la University of California Division of Agriculture and Natural Resources.

Oggi, cotone, mais e soia sono le colture più comuni coltivate negli Stati Uniti.Quasi il 93% dei semi di soia e l'88% delle colture di mais sono geneticamente modificati, secondo la FDA. Molte colture OGM, come il cotone modificato, sono state progettate per essere resistenti agli insetti, riducendo significativamente la necessità di pesticidi che potrebbero contaminare le acque sotterranee e l'ambiente circostante, secondo il Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti (USDA)..

Negli ultimi anni, la coltivazione diffusa di colture OGM è diventata sempre più controversa.

"Una delle preoccupazioni è l'impatto degli OGM sull'ambiente", ha detto Jacob. "Ad esempio, il polline delle colture OGM può spostarsi nei campi di colture non OGM così come nelle popolazioni di infestanti, il che può portare i non OGM ad acquisire caratteristiche OGM a causa dell'impollinazione incrociata".

Una manciata di grandi aziende biotecnologiche hanno monopolizzato l'industria delle colture OGM, ha detto Jacob, rendendo difficile per i singoli agricoltori su piccola scala guadagnarsi da vivere. Tuttavia, mentre alcuni agricoltori possono essere cacciati dal mercato, quelli che lavorano con le società biotecnologiche potrebbero raccogliere i benefici economici di un aumento dei raccolti e della riduzione dei costi dei pesticidi, ha affermato l'USDA.

L'etichettatura degli alimenti OGM è importante per la maggior parte delle persone negli Stati Uniti, secondo i sondaggi condotti da Consumer Reports, The New York Times e The Mellman Group. Le persone fortemente a favore dell'etichettatura degli OGM credono che i consumatori dovrebbero essere in grado di decidere se desiderano acquistare alimenti geneticamente modificati.

Tuttavia, ha detto Jacob, non ci sono prove scientifiche chiare che gli OGM siano pericolosi per la salute umana.

Modifica genetica degli animali e degli esseri umani

Oggi, il bestiame viene spesso allevato in modo selettivo per migliorare il tasso di crescita e la massa muscolare e incoraggiare la resistenza alle malattie. Ad esempio, alcune linee di polli allevati per la carne sono state allevate per crescere del 300% più velocemente oggi rispetto agli anni '60, secondo un articolo del 2010 pubblicato sul Journal of Anatomy. Attualmente, nessun prodotto di origine animale sul mercato negli Stati Uniti, inclusi pollo o manzo, è geneticamente modificato e, pertanto, nessuno è classificato come prodotto alimentare OGM o GE.

Negli ultimi decenni, i ricercatori hanno modificato geneticamente gli animali da laboratorio per determinare i modi in cui la biotecnologia potrebbe un giorno aiutare nel trattamento delle malattie umane e nella riparazione dei danni ai tessuti nelle persone, secondo il National Human Genome Research Institute. Una delle forme più recenti di questa tecnologia si chiama CRISPR (pronunciato "crisper").

La tecnologia si basa sulla capacità del sistema immunitario batterico di utilizzare le regioni CRISPR e gli enzimi Cas9 per inattivare il DNA estraneo che entra in una cellula batterica. La stessa tecnica consente agli scienziati di indirizzare un gene specifico o un gruppo di geni per la modifica, ha affermato Gretchen Edwalds-Gilbert, professore associato di biologia allo Scripps College in California.

I ricercatori stanno utilizzando la tecnologia CRISPR per cercare cure per il cancro e per trovare e modificare singoli pezzi di DNA che potrebbero portare a malattie future in un individuo. La terapia con cellule staminali potrebbe anche fare uso dell'ingegneria genetica, nella rigenerazione del tessuto danneggiato, come da un ictus o da un attacco di cuore, ha detto Edwalds-Gilbert.

In uno studio molto controverso, almeno un ricercatore afferma di aver testato la tecnologia CRISPR su embrioni umani con l'obiettivo di eliminare il potenziale di alcune malattie. Quello scienziato è stato sottoposto a severi controlli ed è stato posto agli arresti domiciliari nel loro paese d'origine, la Cina, per qualche tempo.

Il dilemma morale

La tecnologia potrebbe essere disponibile, ma gli scienziati dovrebbero perseguire studi sulla modificazione genetica negli esseri umani? Dipende, ha detto Rivka Weinberg, professore di filosofia allo Scripps College.

"Quando si tratta di qualcosa come una [nuova] tecnologia, devi pensare all'intenzione e ai diversi usi di essa", ha detto Weinberg.

La maggior parte degli studi medici per trattamenti che utilizzano l'ingegneria genetica vengono eseguiti su pazienti consenzienti. Tuttavia, l'ingegneria genetica su un feto è un'altra storia.

"La sperimentazione su soggetti umani senza il loro consenso è intrinsecamente problematica", ha detto Weinberg. "Non ci sono solo rischi, [ma anche] i rischi non sono mappati. Non sappiamo nemmeno cosa stiamo rischiando".

Se la tecnologia di prossima generazione fosse disponibile e si dimostrasse sicura, le obiezioni a testarla sugli esseri umani sarebbero minime, ha detto Weinberg. Ma non è così.

"Il grosso problema con tutte queste tecnologie sperimentali è che sono sperimentali", ha detto Weinberg. "Uno dei motivi principali per cui le persone erano così inorridite dallo scienziato cinese che ha utilizzato la tecnologia CRISPR sugli embrioni è perché si tratta di una fase iniziale di sperimentazione. Non è ingegneria genetica. Stai solo sperimentando su di loro".

La stragrande maggioranza dei sostenitori dell'ingegneria genetica si rende conto che la tecnologia non è ancora pronta per essere testata sugli esseri umani e afferma che il processo verrà utilizzato per sempre. L'obiettivo della modificazione genetica, ha detto Jacob, "è sempre stato quello di affrontare i problemi che attualmente la società umana deve affrontare".

Ulteriore lettura:

• Leggi le risposte alle FAQ dell'Organizzazione Mondiale della Sanità sugli alimenti OGM.
• Vedi "How to Make a GMO" di Chelsea Powell, sul blog degli studenti laureati dell'Università di Harvard.
• Maggiori informazioni sulla modificazione genetica umana dal Center for Genetics and Society.