Alle NBT appartengono la cisgenesi e il genome editing. La cisgenesi si basa sull’inserimento di un preciso frammento di DNA nella pianta, un gene portatore di determinate caratteristiche, che proviene da organismi della stessa specie; ad esempio è possibile creare una patata resistente ad alcuni patogeni prendendo questa resistenza da varietà di patate selvatiche. Il genome editing, invece, rappresenta una tecnica ancora più nuova che chiama in causa l’intero genoma.
Si tratta dell’insieme di quelle tecniche che consentono di modificare in maniera mirata specifici geni, inducendo tagli nel DNA, che vengono poi riparati. Il compito è affidato a specifiche strutture dette forbici molecolari che ‘leggono’ tutto il genoma e tagliano nel punto desiderato, attraverso un meccanismo di riconoscimento della sequenza di DNA [ 69b ]. Le più impiegate al momento per la versatilità e facilità di utilizzo sono le CRISPR-Cas9, costituite da un sistema fatto da due componenti: un RNA guida, che indica precisamente il punto in cui il DNA va tagliato, e una proteina, effettivamente responsabile del taglio.
Questa tecnica ha un enorme impatto sul miglioramento genetico vegetale, grazie al fatto che può essere usata per indurre l’insorgenza di mutazioni nel DNA del tutto analoghe a quelle spontanee o ottenute attraverso i metodi di mutagenesi chimica e fisica e quindi può consentire di passare da una mutagenesi chimica o da radiazione ad una mutagenesi biologica, per giungere a un miglioramento genetico molto più efficiente, rapido e preciso e offrire la possibilità di introdurre in modo molto più veloce il carattere desiderato, accelerando il processo di rilascio di nuove varietà, che promettono maggiore protezione da siccità e patogeni, incremento del valore nutrizionale ed eliminazione degli allergeni. Inoltre, oltre a evitare mutazioni indesiderate, l’editing può consentire di preservare intatta la varietà di partenza non dovendo ricorrere all’incrocio. La conservazione delle varietà esistenti, inalterata (eccetto che per la caratteristica oggetto della modificazione genetica) è un aspetto fondamentale per un’agricoltura, come quella italiana, che si fa forte di un patrimonio varietale molto ricco e di grande valore commerciale.
Ciò potrebbe rivelarsi particolarmente interessante in viticoltura dove attraverso tecnologie come CRISPR-Cas9 e cisgenesi, si potrebbero preservare le varietà tradizionali e favorire i vitigni autoctoni con modifiche puntiformi (anche a livello di singola base azotata), che non alterano il patrimonio genetico della varietà di partenza. Infatti, pur essendo efficace il miglioramento genetico tradizionale, è lento e spesso, nonostante nella selezione vengano favoriti i genotipi più simili, le varietà prodotte con incroci tradizionali appaiono diverse dal parentale di pregio da cui derivano. Con Nbt si realizza una genetica di precisione che consente di identificare i geni responsabili per i diversi caratteri di interesse agronomico, produrre le mutazioni mirate e desiderate, e mantenere intatte le caratteristiche della pianta. I caratteri oggetto di studio nel miglioramento genetico della vite sono l’accrescimento e la qualità delle bacche di cui si analizzano gli aspetti relativi allo sviluppo del colore, al metabolismo degli zuccheri e all’apirenia nelle varietà di uva da tavola, nonché la gestione degli stress abiotici (come difficili condizioni climatiche e del terreno) e biotici causati da insetti, funghi, batteri, fitoplasmi e virus, che sono responsabili di elevate perdite economiche e richiedono l’utilizzo di numerosi e costosi prodotti agrochimici.
Le applicazioni dell’editing su un vario numero di colture sono evidenti sia per la salute che per la produzione alimentare.
Sono in fase di sviluppo avanzata i lavori che, avvalendosi dell’utilizzo del sistema CRISPR-Cas9 per l’inattivazione di geni, riguardano la realizzazione di un grano a basso contenuto di glutine, con il quale produrre farina per celiaci. Un gruppo di ricercatori spagnoli coordinato da Francisco Barro, in collaborazione con l’Università del Minnesota (Usa), dopo aver sequenziato e identificato all’interno del materiale genetico del grano i geni responsabili delle proteine del glutine, ha eliminato 35 dei 42 geni responsabili della celiachia in due varietà di grano tenero da panificazione, e 29 su 43 in grano duro utilizzato per la pasta.
Negli Stati Uniti è già sul mercato un olio di soia, detto Calyno, che contiene fino all’80% di acido oleico, il 20% in meno di acidi grassi saturi e nessun grasso trans, e si conserva per un tempo fino a tre volte superiore a un olio di soia convenzionale. La soia da cui è ricavato è mutagenizzata attraverso la Talen (un’altra forbice molecolare).
Sebbene l’editing genome sia una tecnica molto recente, sono già più di 370 i brevetti registrati in varie parti del mondo: Cina, Stati Uniti ed Europa, in particolare Olanda, Germania.
Infatti i ricercatori si stanno cimentando su diverse colture con l’obiettivo di ottenere piante dalle caratteristiche scelte: grano resistente a Blumeria graminis (oidio), pomodoro e basilico resistenti, rispettivamente, a specie parassite (Phelipanche spp.) e a peronospora (Peronospora belbahrii), patata resistente alla siccità e ai cambiamenti climatici, ma anche varietà di cicoria contenenti più fibre (inulina), mele che fioriscono precocemente, melanzane senza semi o carciofi che non imbruniscono al taglio.
L’utilizzo dell’editing offre interessanti applicazioni anche nel miglioramento genetico animale perché permette di accorciare i tempi della selezione di nuove razze e di migliorare alcune caratteristiche specifiche in razze già esistenti. Al momento, le principali applicazioni sembrano essere quelle per l’introduzione di resistenze a malattie di origine virale attraverso la modificazione mirata di geni dell’animale o il rapido trasferimento di caratteri desiderabili. Particolarmente interessante è il progetto di Alison Van Eenennaam, coordinatrice del programma NRSP-8 del genoma zootecnico del Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti (USDA), che si propone di modificare genomicamente le vacche da latte in modo da ottenere l’assenza delle corna, evitando pratiche dolorose per gli animali e costose come la decornazione (dehorning). Nel campo zootecnico suino, le ricerche con il CRISPR si pongono l’obiettivo di evitare la castrazione dei maiali mentre, in campo avicolo, di scongiurare l’eliminazione dei pulcini di un giorno (scartati perché maschi e non in grado di produrre uova). In Europa attualmente questo processo è disciplinato dalle stesse disposizioni legislative della transgenesi, ma i ricercatori ritengono che questa legislazione dovrebbe essere modificata e meglio regolamentata.
Il pericolo è che se venissero applicati anche alle Nbt i complessi requisiti normativi previsti per gli Ogm, l’impiego di tecniche, quali il genome editing, verrebbe ostacolato e solo pochi sarebbero in grado di sopportare i costi imposti dalla Direttiva 2001/18/CE. Il lavoro di ricerca e miglioramento genetico sviluppato finora nell’UE rischierebbe di essere delocalizzato, con conseguenti ricadute negative sui processi produttivi e sull’economia europea.