Dagli OGM all’editing del genoma.

Le biotecnologie innovative (New Breeding Technologies, NBT o tecnologie di evoluzione assistita, TEA) sono basate sull’editing del genoma e sulla cisgenesi. La valenza rivoluzionaria dell’editing del genoma sta nella capacità di modificare in maniera specifica, precisa, efficiente, flessibile, veloce e relativamente poco costosa l’informazione genetica che controlla le caratteristiche di un organismo, ritoccando a piacere un tratto voluto di DNA, inducendo quindi delle specifiche variazioni genetiche. Le TEA si differenziano dalle tecnologie impiegate per ottenere organismi geneticamente modificati (OGM), adottate a partire dagli anni ’80 del secolo scorso, che prevedono il trasferimento di geni (transgenesi) tra specie diverse.

La capacità selettiva dell’editing si basa su un particolare meccanismo, denominato CRISPR-Cas9, già presente in natura, dato che molti microrganismi lo hanno evoluto per contrastare l’infezione da parte di virus batterici, chiamati batteriofagi. I batteriofagi sono parassiti molecolari, che utilizzano i processi cellulari dell’ospite per riprodursi. Ciò avviene quando il batteriofago inietta all’interno della cellula batterica il proprio DNA. I batteri si difendono dai batteriofagi producendo delle proteine, chiamate endonucleasi, che riconoscono il DNA virale come estraneo e lo tagliano, inattivandolo. Per questa ragione, vengono anche definite forbici molecolari. Il premio Nobel per la Chimica del 2020 è stato attribuito a Jennifer Doudna e ad Emmanuelle Charpentier per la scoperta di un tipo particolare di forbice molecolare (la proteina Cas9) che riesce a riconoscere e tagliare il DNA dei batteriofagi con i quali sono entrati in contatto in precedenza, e che funziona quindi come un meccanismo di difesa immunitaria.

L’editing dei geni e la cisgenesi.

La specificità di taglio della forbice molecolare è utilizzata per modificare un particolare gene: è sufficiente sintetizzare un RNA guida (gRNA) che contenga una sequenza complementare al gene bersaglio e che guidi la forbice molecolare sul gene. Combinato a quello specifico gRNA l’enzima Cas9 si legherà al DNA soltanto nel punto desiderato dove determinerà il taglio della doppia elica di DNA. La specificità è tale che la sequenza da modificare è riconosciuta con precisione anche se essa è all’interno di un genoma composto da centinaia di milioni se non miliardi di nucleotidi (Meldolesi, 2021). L’editing permette di inattivare un gene o di sostituire una sequenza, inserire geni in modo mirato.

Nel primo caso, la rottura della doppia elica del DNA è un evento molto dannoso per la cellula, che attiva immediatamente i propri meccanismi molecolari di riparazione. Le due estremità del DNA tagliato sono avvicinate e ricucite tra loro. Questo meccanismo di riparazione, definito “non-homologous end joining”, è impreciso e alcuni nucleotidi possono essere persi o aggiunti. Questi errori capitano con una frequenza elevata e possono portare all’inattivazione del gene e all’alterazione del carattere che quel gene controlla. Utilizzando il complesso Cas9-gRNA, possono essere introdotte mutazioni, per esempio per inattivare un gene necessario all’infezione di un patogeno, producendo così un organismo resistente a quel patogeno (Marocco et al., 2018, 343).

Nel secondo caso, la rottura del DNA e il sistema di riparazione possono essere utilizzati per sostituire un tratto di DNA con un altro che porta un’informazione diversa (Fornara et al., 2021). In questo caso si realizza quella strategia che è detta cisgenesi, basata sul prelevamento in laboratorio del/i gene/i utile/i da una specie sessualmente compatibile e sull’inserimento nella specie ospite. È un metodo particolarmente efficace per valorizzare la diversità genetica presente, ad esempio nelle specie selvatiche delle piante, senza dover intraprendere programmi di miglioramento genetico molto lunghi e di esito incerto.

L’insegnamento del Magistero della Chiesa sulle biotecnologie.

La dottrina sociale della Chiesa dà un giudizio positivo sulla liceità degli interventi dell’uomo sulla natura in una relazione di reciprocità responsabile tra essere umano e natura (Laudato si’, 2015, 67). Lo scienziato, come il tecnologo, è chiamato a “sapere” e “saper fare” con sempre maggiore precisione e creatività nel campo di sua competenza e, nello stesso tempo, a prendere decisioni responsabili sui passi da compiere e su quelli di fronte ai quali fermarsi per imboccare una strada diversa (Francesco, Ai Membri del Comitato Nazionale per la Biosicurezza, le Biotecnologie e le Scienze della Vita, 2017). Non è da scartare lo sviluppo di organismi geneticamente modificati, per fini medici o in agricoltura poiché le mutazioni geniche sono prodotte molte volte dalla natura stessa (Toso, 2021). Tuttavia, la liceità tecnologica dell’uso delle tecniche biologiche e biogenetiche non esaurisce tutta la problematica etica: soprattutto nei confronti dei criteri di giustizia e di solidarietà, ai quali si devono attenere innanzitutto gli individui e i gruppi che operano nella ricerca e nella commercializzazione nel campo delle biotecnologie. Ad esempio, una valutazione etica dell’adozione delle biotecnologie dovrà considerare anche la priorità, o comunque la non esclusione, della ricerca delle migliori soluzioni per i gravi e urgenti problemi dell’alimentazione e della sanità, tenendo conto non solo del legittimo profitto, ma anche del bene comune. In questo momento di pessimismo sulla liceità della scienza, i responsabili dell’informazione e della comunicazione hanno un compito importante, da svolgere con prudenza e obiettività (Compendio della dottrina sociale della Chiesa, 2004, 472-480).

Il dialogo sulle biotecnologie e l’insegnamento sociale della Chiesa.

Un’agricoltura sostenibile sul piano ambientale, economico e sociale non è praticabile senza innovazione. Per cogliere al massimo le opportunità che derivano dal progresso scientifico, la chiave è quella della comunicazione per spiegare come strumenti, quali le nuove TEA, possano essere il fulcro di una vera e propria rivoluzione che consentirà di coniugare la produttività agricola col rispetto dell’ambiente. Non è facile giungere ad un’armonica composizione delle diverse istanze scientifiche, etiche, produttive, economiche, sociali e politiche, promuovendo uno sviluppo sostenibile che rispetti la “casa comune”.

Rischi e benefici derivati dalle biotecnologie sono distribuiti lungo tutte le filiere produttive. I benefici per coloro che le sviluppano possono creare rischi per i consumatori e per l’ambiente. Ad esempio, le colture OGM di prima generazione per la resistenza ad erbicidi hanno migliorato la produttività e ridotto i costi di produzione creando benefici per le società sementiere e gli agricoltori. Tuttavia, gli alimenti OGM sono stati percepiti con scarsi benefici dai consumatori anche se, talvolta, hanno comportato la riduzione dei prezzi. Un’ineguale distribuzione dei rischi e dei benefici può creare un’errata percezione del valore, compromettere la sicurezza alimentare, esacerbare le diseguaglianze sociali, particolarmente nei Paesi emergenti.

È necessario avviare e sostenere processi di consenso tra gli scienziati, i tecnologi, gli imprenditori e i rappresentanti delle Istituzioni, per individuare strategie di sensibilizzazione dell’opinione pubblica sulle questioni poste dagli sviluppi delle scienze della vita e delle biotecnologie (cfr. Ai Membri del Comitato Nazionale per la Biosicurezza, le Biotecnologie e le Scienze della Vita). Il coinvolgimento dei cittadini in un dialogo fruttuoso con i ricercatori sulle innovazioni biotecnologiche deve essere considerato una priorità, per costruire un’agricoltura sostenibile nel lungo periodo. Lo sviluppo del concetto di “citizen science” può risolvere le incomprensioni e la mancanza di fiducia fra scienza e società (Graffigna et al., 2021). I cittadini possono essere coinvolti, attraverso piattaforme per diverse tipologie di consumatori, nel processo di sviluppo di nuove biotecnologie prendendo in considerazione le loro preoccupazioni etiche e le priorità per lo sviluppo del sistema agricolo. Il coinvolgimento dei cittadini come co-ricercatori può aiutare a garantire un’adozione etica delle scoperte scientifiche nella società, collaborando quindi alla costruzione di agrosistemi sostenibili.

Figura 1

Spighe di genotipi di mais suscettibili alle infezioni fungine da Fusarium verticillioides (in alto) e di genotipi resistenti (in basso) ottenuti mediante NBT.