Biotecnologie e nuove frontiere I progressi della genetica microbica e le tecniche dell ingegneria genetica sono stati applicati ai ceppi di interesse industriale e hanno prodotto microrganismi transgenici, il cui metabolismo orientato consente di produrre in grande quantità sostanze utili per l industria farmaceutica, l industria agroalimentare e le problematiche ambientali [ 12 ]. Industria farmaceutica Si può dire che la storia delle biotecnologie abbia inizio con la realizzazione di prodotti per la salute: negli anni 40 del secolo scorso, durante la seconda guerra mondiale, era urgente avere disponibilità di farmaci per curare i feriti. Fu così che fu messo a punto il processo di produzione del primo antibiotico. Da allora, anche con l uso delle biotecnologie, importanti traguardi sono stati raggiunti ed altri sono ancora in fase di studio nel settore della diagnosi, della terapia e della profilassi. La diagnostica utilizza gli anticorpi monoclonali di cui si è già parlato, per la diagnosi di epatite B, infarto e di alcuni tumori. In terapia, iniziando con gli antibiotici sono in uso ormoni ed enzimi quali l insulina, l ormone della crescita, l attivatore tissutale del plasminogeno, ottenuti da microrganismi modificati. Nella profilassi, l impiego di vaccini ricombinanti è il miglior modo per scongiurare infezioni senza incorrere in effetti collaterali. ANTIBIOTICI Gli antibiotici sono sostanze che, prodotte da batteri, muffe o anche piante hanno le proprietà di uccidere determinati microrganismi. La loro scoperta fu fatta da Alexander Fleming nel 1928 in una coltura di muffa di Penicillium notatum [ 13 ] e penicillina fu il nome del primo antibiotico. Oggi la produzione industriale di questo antibiotico avviene utilizzando il ceppo Penicillum chrysogenum, molto più ricco di penicillina. Dopo la prima scoperta numerose altre molecole si sono dimostrate attive contro una vasta gamma di batteri patogeni: le cefalosporine, prodotte dal fungo Cephalosporium a 13 Colture batteriche (a) con sviluppo di muffa di Penicillium notatum (b). 127 Capitolo 4 acremonium, la streptomicina, derivata da batteri grampositivi aerobi, gli attinomiceti, del genere Streptomyces, e le tetracicline prodotte da Streptomyces viridifaciens. Gli antibiotici in natura sono elaborati dai microrganismi, come prodotti secondari del metabolismo (metaboliti secondari), non sono indispensabili alla loro vita, anzi in una prima fase sono dannosi. L industria sfrutta questi microrganismi: con mutazioni indotte e selezione ha ottenuto ceppi particolarmente produttivi, capaci di superare velocemente la prima fase in cui i microrganismi sono sensibili ai loro stessi antibiotici, per passare velocemente alla seconda in cui il livello produttivo si alza. Oggi a seconda degli effetti che hanno sui batteri, gli antibiotici si distinguono in: batteriostatici, che bloccano la crescita del batterio; battericidi, che uccidono i batteri. Per quanto riguarda i meccanismi d azione, si possono individuare: 1. distruzione della parete batterica (con conseguente morte del microrganismo). In questo modo agiscono, per esempio, le penicilline e le cefalosporine; 2. alterazione della sintesi proteica dei batteri che ne blocca la capacità di crescita; 3. alterazione della sintesi degli acidi nucleici dei batteri che ne impedisce la crescita. Il processo che viene utilizzato per determinare le diverse sensibilità di vari batteri è detto antibiogramma. Purtroppo, l uso eccessivo e inappropriato negli uomini e negli animali di queste sostanze sta contribuendo ad accelerare drammaticamente il fenomeno dell antibiotico-resistenza, il processo naturale per cui i batteri diventano resistenti a quegli antibiotici che una volta erano in grado di sconfiggerli. INSULINA L insulina è un ormone prodotto dal pancreas; chimicamente è una proteina (due catene di 21 e di 30 amminoacidi). Ha la funzione di stimolare il catabolismo del glucosio e di regolare l utilizzazione degli zuccheri. La sua carenza causa una malattia nota come diabete mellito. La terapia del diabete è da molti anni attuata con la somministrazione di insulina prodotta da pancreas animale, che differisce da quella umana per un amminoacido. Sembrerebbe una piccola differenza, invece è sufficiente a causare pericolose allergie e, quindi, prima di essere utilizzata, l insulina animale deve subire vari passaggi di purificazione. 0110.Parte1_Cap_04.indd 127 FOCUS BATTERIO ESCHERICHIA COLI b Escherichia coli è un batterio Gram-negativo, asporigeno, dotato di agelli peritrichi il cui nome deriva dalla scienziato tedesco Theodor Escherich che lo scoprì. Si trova abitualmente nell intestino animale dove in genere non è dannoso, anche se esistono rare varietà nocive. Ha forma allungata a bacillo e dimensioni microscopiche, della lunghezza media di 1-2 m, possiede un solo cromosoma circolare e si riproduce velocemente per scissione, formando nel giro di poche ore, sulle piastre di agar o su mezzi liquidi, colonie di cloni con decine di milioni di cellule. Queste caratteristiche si sono rivelate importanti per studi di biochimica e genetica molecolare e hanno reso E. coli un utile organismo modello per ricerche di base e un ottimo bioreattore per la produzione di proteine umane. 26/02/21 17:02