Le moderne biotecnologie PERCORSO E AMBITI OPERATIVI 1 Biotecnologie cellulari Le biotecnologie innovative, dette colture cellulari o colture in vitro, fanno parte da anni del lavoro quotidiano nei laboratori. Abbastanza economiche e rapide, si sviluppano in condizioni di assoluta sterilità su terreni diversi per cellule vegetali o animali 4 Gli ibridomi Sono cellule nate dalla fusione di due cellule appartenenti a taxa diversi. Il loro studio ha consentito di ottenere gli anticorpi monoclonali (dalla fusione di linfociti, capaci di produrre anticorpi, e di cellule tumorali di mieloma) utili in medicina per scopi diagnostici e terapeutici 7 Librerie geniche o genoteche Sono collezioni di cloni di frammenti di DNA ricombinanti provenienti da un organismo. Esistono librerie di DNA genomico formate dall intero genoma di una cellula e librerie di cDNA costituite dal DNA ottenuto per retrotrascrizione dei messaggeri 2 Le colture cellulari vegetali 5 Le biotecnologie molecolari 8 La terapia genica Le prime tecniche delle colture in vitro vegetali risalgono alla prima metà del 900. Oggi si attuano colture di protoplasti, piante intatte, embrioni, germogli, apici vegetativi, espianti, calli, singole cellule, meristemi, antere e ovari e si produce seme artificiale Il flusso delle informazioni dal DNA all RNA e alle proteine si studia attraverso la PCR con cui si ottengono varie copie di acido nucleico, col sequenziamento che stabilisce l ordine delle basi e con le tecniche di ibridazione attraverso sonde molecolari. La genomica si occupa del genoma di ogni organismo Consiste nel trasferimento dentro le cellule di materiale genetico per diagnosticare, prevenire o curare una malattia trasferendo la versione funzionante del gene in modo da attivare stabilmente la funzione mancante o sopprimerne una errata 3 Le colture cellulari animali 6 L ingegneria genetica 9 Editing genomico Le colture cellulari animali oltre che nella ricerca pura hanno applicazioni pratiche in oncologia, in genetica, in farmacologia e in medicina dove di particolare interesse sono le cellule staminali. Nel 1996 si è attuata la clonazione animale del primo mammifero (pecora) L insieme di tecniche che trasferiscono ad alcune cellule la capacità ereditaria di sintetizzare sostanze utili è detto ingegneria genetica. Il clonaggio è la replicazione di un frammento di DNA in molteplici copie uguali. Gli oligonucleotidi antisenso sono frammenti di DNA che disattivano un gene L editing genomico è un insieme di tecniche innovative per il miglioramento genetico e delle terapie geniche. Esse derivano dalle scoperte delle forbici molecolari soprattutto del sistema CRIPSR/Cas9 col quale si ottengono modifiche anche di un singolo e minimo errore in ogni parte del genoma IN SINTESI Le moderne biotecnologie si basano sempre più su studi e ricerche di biologia cellulare e molecolare. Le applicazioni biotecnologiche sin dentro la cellula consentono di sviluppare anche interi organismi partendo da una o poche cellule base; consentono inoltre di produrre, attraverso la fusione, nuove cellule con caratteristiche miste rispetto a quelle parentali e di clonare organismi pluricellulari ottenendone altri perfettamente identici. Le applicazioni biotecnologiche alle biomolecole consistono nell individuare materiale genetico con caratteristiche utili, trasferirlo in cellule di altri organismi anche molto diversi per conferirgli caratteristiche utili; oppure si interviene direttamente per modificare i geni che contengono le istruzioni che interessano per produrre specifiche proteine funzionali o strutturali alle ricerche 0100.Parte1_Cap_03.indd 79 ABSTRACT Chapter 3 - Modern biotechnologies Modern biotechnologies are increasingly based on cells and molecules biology studies and research. Biotechnological applications, even within the cell itself, enable the development of whole organisms starting from one or few basic cells; the production, of new cells with mixed features compared with parent cells; the cloning of multi cellular organisms in order to obtain perfectly identical matches. Biotechnological applications to biomolecules consist in identifying genetic matter with useful characteristics, transferring it into cells of other organisms, which may be very different, in order to provide them with these useful characteristics. Otherwise the applications consist in directly intervening to modify the genes which contain instructions to produce specific functional or structural proteins, of interest to the research 26/02/21 16:58