Ingegneria genetica. Nozioni di base, applicazioni, dibattito

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1 Ingegneria genetica Nozioni di base, applicazioni, dibattito

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3 Prefazione Indice Vi è capitato di recente di ammalarvi e dover prendere delle medicine? Portate vestiti di cotone? Avete fatto un viaggio, p.e. nel Nordamerica? Avete già donato il sangue? Mangiate prodotti a base di mais e soia? Allora siete stati probabilmente in contatto diretto con l ingegneria genetica. Noi tutti lo siamo nella nostra realtà quotidiana: l ingegneria genetica è ormai parte integrante della nostra vita anche se molti non sanno cosa sia veramente. Negli ultimi tre decenni, l ingegneria genetica è diventata uno strumento di ricerca indispensabile. Gli sforzi di numerosi ricercatori hanno permesso di decifrare il genoma umano. Dopo questo primo importante traguardo, gli scienziati cercano ora di capire il ruolo dei geni nelle nostre cellule. Ne risultano interrogativi affascinanti: come i geni regolano lo sviluppo di un essere vivente, come dei processi difettosi conducono a delle malattie e come si può prevenirle? Lo studio di queste complesse situazioni avviene oggi con il coinvolgimento di diverse discipline: biologia, medicina, fisica, chimica, matematica e informatica. Gli sviluppi nella ricerca e le risultanti applicazioni pratiche fanno però sorgere anche questioni etiche e giuridiche. È compito della società e del legislatore esaminare le possibilità dell ingegneria genetica e chiarire gli interrogativi a essa legati. Convinta di poter contrastare gli abusi dell ingegneria genetica con leggi incisive, la Svizzera effettua in questo settore una ricerca all avanguardia e si avvale dell ingegneria genetica nella medicina e nella produzione di beni correnti. Quest opuscolo della Fondazione Gen Suisse è «cresciuto» assieme all ingegneria genetica e scaturisce dal dibattito da essa suscitato. La presente terza edizione illustra in modo avvincente la tematica dell ingegneria genetica con foto e testimonianze. Grazie a grafici dettagliati e testi esplicativi, diventa un opera di notevole valore scientifico. La presentazione dell ingegneria genetica da diverse ottiche consente inoltre di approfondire il dibattito. Numerosi capitoli invitano infatti a trattare questioni etiche e di sicurezza. Come nelle precedenti edizioni, l obiettivo è però rimasto immutato: spiegare l ingegneria genetica per consentire al lettore di farsi una propria idea sulle applicazioni e le tesi, le possibilità e i limiti di questa scienza. Scoprite anche voi cos è l ingegneria genetica. Vi auguriamo buon divertimento. Nozioni di base 1 Ricerca 1.1 Come funziona l ingegneria genetica 1.2 Genomica 1.3 Trascrittomica 1.4 Proteomica 1.5 Ricerca sulle cellule staminali 1.6 Animali transgenici 1.7 Nanobiotecnologia 2 Medicina 2.1 Farmaci 2.2 Ricerca sull uomo 2.3 Terapia genica 2.4 Vaccini e anticorpi 2.5 Metodi di depistaggio 2.6 Ereditarietà 2.7 Test genetici 2.8 Medicina procreativa 2.9 Medicina legale 3 Agricoltura e alimentazione 3.1 Coltivazione di piante 3.2 Dal laboratorio al campo 3.3 Situazione globale 3.4 Derrate alimentari 3.5 Un prodotto geneticamente modificato per la Svizzera 3.6 Autorizzazione, dichiarazione, valori limite 3.7 Nuovi prodotti in vista 4 L ingegneria genetica bianca e la protezione dell ambiente 4.1 Biocatalisi 4.2 Biosintesi 4.3 Bioindicatori 4.4 Risanamento biologico 4.5 Biocarburanti 5 Legislazione 5.1 La Costituzione federale svizzera 5.2 Accordi internazionali 5.3 Leggi in campo umano 5.4 Leggi in campo non umano Pagina 2 / 3 4 / 5 6/7 8/9 10/ /13 14/ /17 18/ /21 22/ / / / / / Glossario Prof. Peter Gehr, presidente Kurt Bodenmüller, direttore

4 Nozioni di base Ogni essere vivente è composto di cellule Gli esseri viventi sono molto diversi fra loro, ma tutti, batteri, tulipani, gatti o uomini, sono costituiti da cellule. Gli organismi unicellulari, come i batteri, ne possiedono una sola. Le piante, gli animali e gli esseri umani sono invece multicellulari. Il corpo umano è composto da più organi, come il cuore e il fegato. Questi, a loro volta, sono formati da tessuti costituiti da cellule. Oltre all acqua, le principali componenti delle cellule sono le proteine. Esistono diversi tipi di proteine che svolgono nelle cellule, e quindi in tutto il corpo, dei compiti di importanza vitale. cellula vegetale cellula nervosa cellula muscolare batterio A G C T 7. Sintesi di proteine a richiesta I geni di ogni cellula vengono replicati a richiesta. Essi pilotano la produzione delle proteine necessarie alla cellula per crescere e svolgere le sue funzioni nel corpo. Ogni cellula contiene l intero genoma. Nella cellula cutanea si trascrivono per esempio geni diversi da quelli di una cellula intestinale. Le cellule nervose esprimono invece un gene che porta alla produzione di una proteina che viene inviata dalla cellula come molecola di segnalazione. Nelle cellule muscolari vengono sintetizzate delle proteine motrici che consentono alle cellule di continuare a muoversi. G A C U A C proteina traslazione 6. Dal gene alla proteina Le cellule sono in grado di replicare i geni in una sostanza simile al DNA chiamata RNA. Questo processo si chiama trascrizione e avviene nel nucleo cellulare. Le copie di geni trascritte in RNA migrano RNA dal nucleo al corpo della cellula. La maggior parte delle molecole di RNA fungono da manuale per la fabbricazione di proteine. Questo processo si chiama traslazione o traduzione. T G

5 2/3 1. I geni sono situati nel nucleo della cellula Una singola cellula è troppo piccola per essere vista ad occhio nudo. È infatti visibile solo al microscopio. A seconda del compito che svolge, varia anche il suo aspetto: una cellula nervosa, specializzata nel ricevere e trasmettere segnali, ha molte diramazioni. Una cellula muscolare, invece, è piuttosto allungata e ha la capacità di contrarsi. Un elemento è però comune a tutte le cellule degli organismi multicellulari: all interno sono dotate di un nucleo che contiene i geni, a differenza dei batteri che non dispongono di un nucleo cellulare. I loro geni sono raggomitolati nel corpo cellulare. 3. L insieme dei cromosomi forma il genoma Per motivi di spazio, il DNA è fortemente ingarbugliato. Questa specie di gomitolo si srotola prima di ogni divisione cellulare. Ne risultano delle strutture a forma di X chiamate cromosomi. Gli esseri viventi non dispongono dello stesso numero di cromosomi nel loro nucleo cellulare. L uomo ne ha ad esempio 46, il gatto 38 e il cavolfiore 18. corpo cellulare genoma umano nucleo cellulare 2. I cromosomi sono composti dal DNA Il nucleo cellulare contiene il materiale genetico. Incredibile cromosoma ma vero, il materiale genetico di tutti gli organismi viventi è a base della stessa sostanza, ossia il DNA, l abbreviazione inglese dell acido desossiribonucleico. Il minuscolo nucleo cellulare di ogni cellula umana contiene un filamento di DNA lungo circa due metri. DNA gene 4. Un gene è un frammento di DNA Il DNA è una molecola a forma di filamento composta di quattro diversi elementi: le basi adenina, citosina, guanina e timina, abbreviate con le lettere A, C, G e T. Il gene è un frammento sul filamento del DNA. Un gene umano comprende da 500 a diverse migliaia di basi. Le basi compongono una «parola» lunghissima. Il codice di un gene potrebbe quindi assumere la forma seguente: AGTTTCAGCGTCCATGG, ecc. L uomo possiede in ogni cellula circa geni. gene gene G T T trascrizione A A C A G T A C G T C A C T C T G A G 5. Il DNA è una doppia catena Ci si può immaginare il DNA come una lunga scala a chiocciola. I gradini della scala sono le coppie di basi. A e T si combinano fra di loro attaccandosi e formando uno scalino. Lo stesso vale per G e C. L accoppiamento delle basi è determinante per la coesione delle due catene di DNA, ma anche per la replicazione del DNA, il primo passo nel processo della sintesi di proteine.

6 1 Ricerca

7 4/5 Mossa dalla curiosità umana, la ricerca di base vuole capire il funzionamento degli esseri viventi e della natura. Innanzitutto si devono costruire delle teorie scientifiche che dovranno poi essere verificate e discusse in seno alla comunità scientifica. Per sapere come ciò avviene in pratica nell ingegneria genetica, nove allievi si sono recati in diversi laboratori di ricerca universitari e hanno discusso con ricercatrici e ricercatori. In laboratorio si svolge essenzialmente una ricerca di base. Uno scienziato spiega cosa significa: «Qui studiamo le proteine che svolgono un ruolo determinante nella coagulazione del sangue». Un allieva freme quando si apre l incubatrice, non sopporta la vista del sangue. Il ricercatore mostra invece dei recipienti piatti che contengono una gelatina chiara. Quando li scoperchia, si possono vedere dei puntini sulla gelatina. «Sono le proteine?», azzarda Marcello. «Solo indirettamente. Le proteine sono troppo piccole per essere viste ad occhio nudo. I puntini sono composti da cellule di lievito che esprimono per proteine coinvolte nel processo di coagulazione del sangue.» «Ovviamente il lievito non ha una circolazione sanguigna», sottolinea il biologo. Ma è affascinante osservare come gli organismi unicellulari riescono a trascrivere e poi tradurre i nuovi geni in proteine. «Le cellule del lievito sono semplicemente geniali!», afferma lo scienziato, «con questi piccoli assistenti riesco a scoprire molti dettagli che saranno poi utili a capire meglio le malattie cardiovascolari.» «Venite tutti qui. Vi faccio veder qualcosa di straordinario!», annuncia una ricercatrice davanti alla porta e conduce i ragazzi in un altro reparto. «Questo è il nostro piccolo zoo. In questo momento abbiamo solo dei topi e la maggior parte è ancora k.o.» «Perché? Mandate i topi sul ring?», chiede un ragazzo sghignazzando. «Certo che no», risponde la scienziata. «I topi knock-out sono animali nei quali si è silenziato un gene. Se il gene manca, non si sintetizza più neanche la relativa proteina. Se per esempio il pelo dell animale improvvisamente non è più marrone, si deduce che il gene disattivato era responsabile del colore del pelo.» La ricercatrice mette un contenitore sotto al microscopio. Grazie all ingrandimento appaiono delle piccole sfere cellulari. «Sono dei giovani embrioni di topo», spiega la biologa mentre tiene attentamente un embrione. Con una cannula avvicina una sola cellula all embrione. I ragazzi trattengono il respiro. «Adesso inseriamo la cellula nell embrione», spiega. «Nella cellula, il gene è stato messo k.o. per una determinata proteina e risulta quindi disattivato.» gene in modo che la proteina che stiamo analizzando non venga sintetizzata. In questo modo si possono studiare sugli animali le cause e le possibili cure delle malattie.» I ragazzi allungano il collo per guardare e fanno cenno di avere capito. Alcuni sono affascinati, altri piuttosto scettici. Il pomeriggio i ragazzi vanno a visitare una serra piena di piante di pomodori. «Se osservate attentamente, vedrete che sui pomodori vi sono dei punti marci, spiega il ricercatore. «È colpa del fungo Botrytis cinerea, che attacca anche le fragole.» La sua équipe di ricerca studia quali varietà di pomodori sono più o meno colpite dal fungo. «Vogliamo scoprire quali sono le differenze fra le varietà. Quali geni sono necessari perché la pianta riesca a difendersi dal fungo? È possibile inserire il gene in questione in una varietà di pomodoro più fragile?» Al ritorno i ragazzi discutono vivacemente. «Ha l aria difficile questa ingegneria genetica», dichiara uno dei giovani. «Non proprio convincente», ritiene un altra. «Dovrei saperne di più per poter decidere quali sono i lati positivi e quelli negativi dell ingegneria genetica.» Sonia è d accordo. «Non avrei mai immaginato che la ricerca di base applicasse l ingegneria genetica in così tanti campi di ricerca», commenta. «È tutto così minuscolo!», aggiunge Marcello ridendo. «Meno male che gli scienziati hanno avuto l idea di studiare l espressione dei geni nelle cellule di lievito o nelle cellule di topo.» Un assistente di laboratorio porta un topo. L animale è stato sedato e dorme. La scienziata lo posa delicatamente sul tavolo. «Il piano di lavoro è caldo per evitare che il corpicino non si raffreddi», spiega e incide la pelliccia del topo. L animale dovrà diventare la madre del topolino da poco geneticamente modificato. Gli embrioni vengono inseriti nell utero. «Ora è incinta», dichiara. «Alcuni individui della progenie avranno incorporato il

8 1.1 Come funziona l ingegneria genetica Durante la ricreazione Sonia sfila una penna dalla borsa. La penna, in realtà, è una pratica siringa. I suoi compagni di scuola sono abituati e nessuno la guarda in modo strano. Sonia è diabetica e per vivere bene deve iniettarsi insulina più volte al giorno. Prima l insulina veniva estratta dagli animali. Sonia utilizza ora dell insulina umana. Ma da dove proviene questa insulina umana? La sua famiglia deve donarla regolarmente? No, fortunatamente le cose sono molto più semplici: l insulina viene prodotta in laboratorio. Insulina umana dai batteri Grazie all ingegneria genetica, un batterio può essere portato a fabbricare un farmaco, per esempio l insulina. L insulina è un ormone che viene prodotto nel pancreas delle persone sane. Il suo compito è di impedire che nel sangue ci sia una concentrazione troppo elevata di zucchero. Alcune persone producono quantità insufficienti di insulina ed hanno quindi difficoltà nella regolazione dell equilibrio glicemico del sangue. Questa malattia si chiama diabete. viene estratta poi dalla coltura batterica, purificata e iniettata come farmaco mediante un apposita penna. Poiché i batteri si moltiplicano molto rapidamente, con l ingegneria genetica si possono produrre facilmente quantitativi sufficienti d insulina. 4. Insulina umana dai batteri Il batterio cresce e si divide. Nel corso di questi processi, legge i geni e sintetizza le relative proteine fra cui l insulina umana. Questa è identica a quella fabbricata nelle cellule pancreatiche delle persone sane ed è quindi adatta a curare i malati di diabete. Ecco come funziona la produzione di insulina La sintesi di insulina umana avviene in laboratorio. In grossi contenitori si coltivano dei batteri nel cui patrimonio genetico è stato inserito il gene umano dell insulina. Gli organismi unicellulari trascrivono il gene e sintetizzano la relativa proteina. I batteri fabbricano quindi insulina umana grazie alla presenza nel loro genoma di questo gene umano. L insulina

9 batterio 6/7 plasmide 2. Il trucco dell anello di DNA Una parte dei geni dei batteri è situata su plasmidi. Questi piccoli frammenti circolari di DNA sono gli strumenti ideali per incorporare i geni nei batteri. Si incidono quindi i plasmidi utilizzando degli enzimi esistenti in natura, i cosiddetti enzimi di restrizione. Questi funzionano come delle forbici che tagliano l anello di DNA in determinati punti. tagliare (mediante l enzima di restrizione) 1. Come si isola un gene Le cellule umane possono essere facilmente prelevate dalla mucosa orale. In laboratorio si estrae il DNA dalla cellula. Sul lungo filamento del DNA si individua il gene portatore dell informazione necessaria per la sintesi della proteina dell insulina e lo si seziona. A questo punto il gene viene isolato dal resto del filamento di DNA e viene introdotto nel patrimonio genetico del batterio. cellula umano estrarre (mediante l enzima di restrizione) gene dell insulina nucleo cellulare saldare (attraverso l enzima ligasi) DNA umano moltiplicare i batteri purificare l insulina 3. Patrimonio genetico modificato Nel sezionare il DNA, gli enzimi di restrizione lasciano una forma caratteristica. Il gene dell insulina entra così nello spazio vuoto del plasmide come il pezzo di un puzzle. Grazie all enzima ligasi, il gene viene saldato al plasmide. Il plasmide ricombinato viene poi inserito nel batterio. Il gene umano dell insulina è diventato ormai parte del patrimonio genetico del batterio. Produzione di organismi transgenici: Attraverso l inserimento del gene umano dell insulina nei batteri, questi ultimi vengono modificati geneticamente. Si parla quindi di organismi «transgenici». Gli organismi transgenici unicellulari del regno animale o vegetale, leggono l informazione del gene aggiunto come se fosse il loro. Ciò è possibile perché in tutti gli esseri viventi il DNA, è il depositario del patrimonio genetico. In base all informazione del gene supplementare, i batteri producono una proteina addizionale, oltre alle proprie: p.e. una proteina presente in natura solo in una pianta esotica molto rara, o una proteina che viene utilizzata come vaccino. Grazie al nuovo gene, gli organismi transgenici dispongono di una nuova caratteristica. insulina

10 1.2 Genomica «Dimmi, quanti geni ha un essere umano?» Marcello è sorpreso della domanda. «Boh!», risponde, «Non ne ho la minima idea. Probabilmente tanti. Mi chiedo come facciano a starci tutti nel nucleo della cellula che è minuscolo.» Imad fa cenno di sì: «Penso che anche i geni siano molto piccoli. Sono fatti solo di molecole o una cosa del genere.» Dopo una breve riflessione Marcello aggiunge: «Giusto, sono composti dalle quattro basi GACT. Sembra la scritta di un graffiti. Dobbiamo averne dei miliardi in ogni cellula.» Imad è stupito: «Accidenti! E quanti geni fanno in tutto?» La grande sorpresa Il corpo umano è un apparato estremamente complesso. Le ossa, il sistema nervoso e gli organi sono stati studiati in modo approfondito. Ma a livello molecolare rimangono ancora molti misteri. Ogni cellula racchiude un numero enorme di diverse proteine che vengono fabbricate grazie ai piani di costruzione contenuti nei geni. Lo studio del DNA ha permesso di rispondere a molti interrogativi appassionanti: Come funzionano questi piani di costruzione? Quanti geni possiede l uomo? La genomica si occupa proprio di questo campo della ricerca. Nel 1990 fu lanciato il Human Genom Project con l obbiettivo di analizzare i tre miliardi di coppie basiche del patrimonio genetico umano. I ricercatori avevano previsto 25 anni di lavoro. Grazie però all informatica, all automazione e a migliori tecniche di laboratorio, il codice del genoma umano era pronto già nell aprile L intera sequenza delle lettere A, T, G, C del DNA era stata decifrata. Si sono scoperti geni codificanti proteine. Il genoma umano possiede molto meno geni di quanto supposto poco più dei vermi nematodi. Questa è stata la grande sorpresa. Come si decifrano i geni I geni sono così piccoli da non essere visibili neanche al microscopio. Per studiare i geni, questi devono essere estratti dalla cellula e poi moltiplicati. Il DNA viene copiato fino a ottenerne grosse quantità che diventano così visibili. A questo scopo si ricorre all enzima polimerasi, in grado di copiare velocemente le sequenze dei geni. La tecnica si chiama Polymerase Chain Reaction (PCR) o reazione di polimerizzazione a catena. Ma come si fa a leggere la sequenza di lettere del DNA in laboratorio? Ciò che avviene facilmente in natura nella cellula è stato finora un rompicapo per la scienza: le molecole A, G, C e T non sono infatti visibili. Per decifrare la sequenza di lettere s impiega oggi la tecnica del sequenziamento, che risolve il problema con molta astuzia (vedi grafico). separare riempire separare riempire separare riempire 1. Preparazione: isolare i frammenti di DNA Prima di inserire il DNA nell apparecchio di PCR, il filamento viene sezionato in piccoli pezzi mediante le forbici naturali del DNA, gli enzimi di restrizione. frammento di DNA 2. Tecnica PCR: separare crescita esponenziale Per effettuare una PCR, si prendono dei piccoli contenitori di plastica dove si mettono i mattoncini del DNA A, C, T, G nonché gli frammento enzimi polimerasi e i frammenti di DNA. di DNA Questa miscela viene innanzitutto riscaldata nell apparecchio di PCR. Il DNA si divide in singoli filamenti. La miscela viene poi raffreddata a una temperatura ottimale per la polimerasi: componenti del DNA C, A, T, G l enzima si avvale delle coppie di basi per completare i singoli filamenti e formare dei doppi filamenti. Un frammento di DNA viene così duplicato ad ogni passaggio. 15 passaggi generano oltre frammenti di DNA identici. polimerasi

11 8/9 + stop G 3. Sequenziamento: frammenti di DNA con terminazione nota L ordine dei singoli mattoni di DNA in un gene viene determinato grazie al metodo d interruzione della catena. Per la PCR si aggiungono dei cosiddetti codoni di stop per un determinato tipo di base, per esempio stop G. Se per caso la polimerasi incorpora al posto di una G normale uno stop G, il processo di copiatura s interrompe. Dopo la PCR si hanno numerose copie di diversa lunghezza dei frammenti di DNA da studiare e tutti terminano con uno stop G. 4. Elettroforesi: ordinare in base alle dimensioni I frammenti ottenuti sono troppo piccoli per essere paragonati direttamente fra loro. Vengono quindi iniettati dall ingegnere genetico in un gel attraversato da corrente. I frammenti di DNA sono a carica negativa e migrano quindi verso il polo positivo. I pezzi più piccoli arrivano più lontano di quelli più grandi, che hanno maggiore difficoltà ad avanzare nel gel. Dopo la PCR ogni pezzo è disponibile in migliaia di copie. Poiché i - frammenti della stessa lunghezza percorrono la stessa distanza nel gel, si possono distinguere delle bande in questa sostanza. Ogni banda corrisponde a un segmento che termina con G. Se due bande sono poste fianco a fianco, significa che anche nel gene ci sono due G vicine. Se le bande sono molto distanti fra loro, vuol dire che fra loro vi sono molte altre lettere. Ripetendo l operazione con stop A, stop C e stop T si può determinare l intera sequenza genetica. Ancora molto da fare... Oltre al codice genetico dell uomo si sono decifrati anche i genomi di diverse specie animali e vegetali. Si conosce ad esempio il codice genetico del topo o quello della zanzara portatrice della malaria. Il codice genetico non è però assolutamente identico negli individui della stessa specie. Ciò significa che nel filamento di DNA le coppie di basi differiscono da individuo a individuo. Il genoma di ogni essere umano è unico, come un impronta digitale. Oggi i ricercatori sanno che aver decifrato il genoma umano non significa che il lavoro è terminato. Al contrario, è appena iniziato. Bisogna capire infatti quali sono le differenze nei codici genetici delle persone e cosa ciò comporta. Bisogna studiare com è organizzato il genoma, come insorgono i danni ai geni e come questi vengono riparati dalle cellule.

12 1.3 Trascrittomica Per poter sintetizzare la proteina corrispondente a un determinato gene, questa viene prima trascritta in una sostanza chiamata RNA. La cellula dispone a tal scopo di strumenti speciali. Il processo porta il nome di trascrizione e viene effettuato dall enzima polimerasi. Perché la polimerasi possa reperire un gene su una catena di DNA lunga due metri, ogni gene comincia con una sequenza start e termina con una sequenza stop. Il mondo dell RNA: complesso, dinamico... Il termine trascrittoma designa tutti gli RNA di una cellula. A differenza del genoma, il trascrittoma è svariato e dinamico: mentre ogni cellula del corpo possiede lo stesso genoma, il trascrittoma di una cellula epatica è totalmente diverso da quello di una cellula cerebrale. In entrambi i tipi di cellule sono infatti attivati geni diversi e gli RNA presenti nella cellula variano fortemente. Ma non è tutto: il mondo del RNA è ancora più complesso. Mentre nel genoma esiste solo un tipo di DNA, l RNA si suddivide in diverse tipologie. La copia del gene viene denominata mrna, dove «m» significa «messenger», ossia messaggero. Come un corriere si precipita fuori dal nucleo cellulare e nella fabbrica funge da piano di costruzione delle proteine. Ma vi sono anche dei tipi di RNA che non vengono mai trascritti in proteine. Fra questi ricordiamo gli RNA ribosomiali (rrna) e gli RNA transfer (trna). 3. Gli aiutanti degli mrna snrna Gli snrna aiutano gli mrna a maturare. Gli mrna hanno la stessa lunghezza dei geni trascritti solo all inizio. Attraverso il processo di splicing (taglio e giunzione) si possono però modificare, ovvero si possono staccare i frammenti inutili. A tal scopo gli snrna formano delle strutture che fissano e poi tagliano gli mrna al posto giusto. Poiché si possono tagliare pezzi diversi, a partire dallo stesso gene si ottengono diversi mrna maturi. splicing complesso snrna snrna...e indispensabile La ricerca scopre sempre nuovi tipi di RNA, come lo sirna o lo snrna. snrna è l abbreviazione di small nuclear RNA. Come indica il nome, questi RNA sono piccoli e situati in seno al nucleo cellulare. sirna sta per small interfering RNA. In determinate circostanze, questi RNA possono provocare la distruzione degli mrna. La scoperta del mondo degli RNA è ancora agli albori. Non sappiamo tuttora come la cellula riesca a garantire che vi sia sempre l RNA giusto al posto giusto e nella quantità giusta per svolgere il suo compito. Capire meglio questi meccanismi di regolazione è una delle tante sfide che i ricercatori dovranno cogliere. 2. Far tacere i geni sirna Gli sirna svolgono una funzione di controllo e catturano determinati mrna. Con i frammenti adeguati formano delle coppie di basi sugli mrna. Ciò blocca gli mrna, degradandoli poi definitivamente. Questo meccanismo si chiama interferenza dell RNA. Gli sirna possono quindi mettere a tacere i geni. sirna cellula sequenza start RNA sequenza stop mrna 1. I corrieri mrna Ogni cellula vivente legge continuamente i geni e li trascrive in mrna. Questo processo di trascrizione avviene nel nucleo cellulare. A differenza del DNA lungo due metri, le molecole di mrna sono delle stesse dimensioni del singolo gene. A partire dal gene richiesto, si effettuano diverse copie di mrna che poi migrano verso la fabbrica di proteine, il ribosoma. DNA trascrizione polimerasi

13 10/11 proteina traslazione amminoacido 4. I mattoni della fabbrica di proteine rrna Gli rrna sono degli elementi della fabbrica di proteine, i cosiddetti rrna ribosomi. Tutti gli organismi dispongono di geni che codificano le molecole di rrna. Queste vengono continuamente ribosoma (fabbrica di proteine) alanina lisina ricopiate in modo da fornire alla cellula abbastanza mattoni per la costruzione di nuove fabbriche di proteine. AAG DNA chip: Per studiare il trascrittoma ci si avvale della tecnologia del DNA chip (chiamato anche microarray). Ogni gene è rappresentato su un vetrino sotto forma di frammento di DNA a un solo filamento. Sul vetrino si versa poi un liquido, estratto p.e. dal tessuto epatico. Il liquido contiene tutti gli mrna della cellula epatica. Gli mrna si accoppiano subito con i geni corrispondenti. I geni rimasti liberi sul chip non sono stati trascritti in mrna al momento della loro estrazione. Sul chip appaiono in nero. Interessante è comparare i geni attivi durante la somministrazione di un farmaco. Prima e dopo la somministrazione della medicina si realizza un chip e lo si raffronta al computer. I geni che erano stati trascritti in mrna già prima della somministrazione del farmaco sono marcati in rosso, quelli appena attivati in verde e i geni attivi prima e dopo appaiono in giallo. GCU trna 5. I trasportatori di amminoacidi trna Gli trna sono una classe di anticodone RNA particolarmente sofisticata. Nella loro terminazione sono fatti in modo da far sporgere tre elementi costitutivi di RNA, i cosiddetti anticodoni. Gli trna hanno tutte le possibili combinazioni di tre elementi, p.e. AAG o GCU. La base RNA «U» corrisponde all elemento «T» nel DNA. Grazie alla loro struttura, gli trna possono trattenere all altro capo un amminoacido. Vi sono 20 diversi amminoacidi, gli elementi che costituiscono le proteine. Ogni molecola di trna accalappia l amminoacido che corrisponde al suo codice a tre elementi: AAG va con la lisina, GCU con l alanina. Qui interviene l astuzia decisiva: un anticodone può legarsi a tre basi corrispondenti sull mrna, AAG si attacca così a TTC sull mrna. Il messaggio genetico codificato sull mrna può essere quindi tradotto pezzo per pezzo nella sequenza giusta di amminoacidi. Nel ribosoma gli amminoacidi vengono collegati fra di loro. La catena risultante si piega per formare la proteina finita. «Certo che è strano, abbiamo lo stesso numero di geni dei topi.» Imad scruta i suoi compagni. Marcello approva: «È effettivamente sorprendente. Devo dire che è incredibile vedere quel che succede dei geni letti: tagliuzzati, rincollati e poi via verso la fabbrica di proteine. Oppure catturati e annientati! Meno male che nelle nostre cellule funziona tutto bene!» Imad si alza. «Per fortuna le mie cellule producono le proteine giuste. Altrimenti la glicemia sarebbe completamente sballata. Oppure, pensa se nonostante tutto l allenamento che facciamo non riuscissimo a farci venire i muscoli!»

14 1.4 Proteomica Le proteine costituiscono oltre la metà del peso secco di una cellula. Le proteine non sono però solo la sostanza preponderante delle cellule, ma sono anche responsabili di quasi tutte le funzioni vitali nel corpo. La loro varietà è impressionante: le proteine strutturali, come il collagene, sono a forma di cavo e danno sostegno alle ossa e ai tendini. Le proteine di trasporto hanno invece una forma tondeggiante. La proteina emoglobina si combina ad esempio con l ossigeno che respiriamo attraverso i polmoni e lo trasportano nel sangue. Sotto forma di anticorpi, le proteine proteggono il nostro organismo dalle malattie, mentre come elementi modellabili consentono i movimenti muscolari. Altre proteine trasmettono messaggi o, come enzimi, accelerano le reazioni chimiche. Che una determinata proteina sia attiva in una cellula dipende essenzialmente da quale gene è stato letto. Oltre all espressione genica, anche la presenza di determinati principi attivi e il degrado delle proteine determinano la composizione del proteoma, ossia del complesso di tutte le proteine di una cellula o di un essere vivente. Poiché attraverso un gene si possono sintetizzare più proteine, la complessità del proteoma è di gran lunga superiore a quella del genoma. Considerato che l uomo ha geni, il numero delle sue proteine dovrebbe essere compreso fra e Con l aggiunta o l eliminazione di gruppi fosfato, una proteina può passare rapidamente dalla forma attivata a quella inattivata. Il settore della proteomica assume sempre maggiore importanza. Le proteine sono determinanti per il buon funzionamento del nostro corpo. Capire il meccanismo di sintesi e il loro funzionamento è un passo decisivo per comprendere le malattie. modello di proteina strutturale collagene modello di proteina legante ankirina modello di proteina di trasporto emoglobina 1.5 Ricerca sulle cellule staminali Caterina e Aisha discutono di cosa portare alla festa di Paolo. Paolo compie 20 anni, mentre la maggior parte dei suoi compagni ne ha solo 18. Paolo era molto malato da bambino, aveva la leucemia, e non è potuto andare a scuola con i suoi coetanei. Deve la vita alla donazione di cellule staminali. Il trapianto di midollo osseo l ha salvato. Allora versava in cattive condizioni di salute; oggi Paolo non ha difficoltà a parlarne. Se qualcuno in primavera comincia a starnutire, lui ride e dice: «Il raffreddore da fieno, l ho sconfitto 12 anni fa. Le mie nuove cellule sanguigne ne sono immuni.»

15 12/13 Cellule tuttofare Le cellule staminali hanno capacità particolari. Riescono a rinnovarsi da sole con la divisione cellulare e a svilupparsi in diversi tipi di cellule: per esempio cellule cardiache, muscolari o epatiche. Oggi, mediante le cellule staminali, la ricerca tenta di rigenerare i tessuti cardiaci lesi da un infarto del miocardio. Ciò che si sperimenta in questo campo è già da tempo una realtà per il sistema sanguigno. Per trattare la leucemia s impiantano nel midollo osseo del paziente delle cellule staminali sanguigne adulte. Oltre alle cellule adulte esistono quelle embrionali che vengono facilmente coltivate in laboratorio e, grazie all aggiunta di fattori di crescita, sono in grado di costituire qualsiasi tipo di tessuto. Racchiudono quindi un enorme potenziale per lo sviluppo di nuove terapie. Molte malattie gravi come la sclerosi multipla, il diabete o l Alzheimer sono causate da una degenerazione dei tessuti. Grazie alle cellule staminali, si spera di poter coltivare dei «pezzi di ricambio» adeguati. Applicazioni sperimentali hanno dimostrato che ciò è possibile, per esempio per guarire lesioni ai tendini o per ripristinare dei nervi sezionati. Ma prima che i pazienti possano essere curati sistematicamente con terapie a base di cellule staminali embrionali ci vorrà ancora molta ricerca. fecondazione in vitro Etica: La ricerca sulle cellule staminali embrionali è fonte di controversie: da un lato le cellule staminali embrionali racchiudono un grande potenziale per il trattamento di malattie gravi, d altro canto, per estrarle si distruggono embrioni di pochi giorni. In Svizzera, i ricercatori lavorano con embrioni cosiddetti soprannumerari. Un embrione è considerato soprannumerario quando viene concepito in laboratorio, senza poter essere impiantato nella donna. Le condizioni alle quali è possibile estrarre delle cellule staminali dagli embrioni destinati alla distruzione, sono disciplinate nella Legge sulla ricerca embrionale (vedi capitolo 5.3). La clonazione terapeutica va ancora oltre: qui gli embrioni vengono generati allo scopo di ottenere cellule staminali ideali dal punto di vista medico, aprendo così un infinità di nuove strade terapeutiche. La clonazione terapeutica è autorizzata oggi solo in pochi paesi, p.e. nel Regno Unito. Bisogna distinguere comunque fra clonazione terapeutica e clonazione riproduttiva. La clonazione volta a concepire artificialmente un essere umano è infatti condannata quasi unanimemente in tutto il mondo, a causa della questione etica della manipolazione e dei rischi sanitari per madre e figlio. ovulo spermatozoo transfer nucleare ovocita enucleato nucleo cellulare embrione unicellulare divisione Blastocisti L embrione si sviluppa per ca. cinque giorni in laboratorio. generazione di cellule staminali embrionali cellula somatica Transfer nucleare: In questo tipo di ricerca sperimentale, si tenta di ottenere dal nucleo della cellula di un paziente delle cellule staminali embrionali che non provochino delle reazioni di rigetto, perché identiche a quelle del paziente. La generazione di cellule staminali mediante transfer nucleare, chiamato anche clonazione terapeutica, ha avuto successo finora solo negli animali. Linee cellulari staminali Le cellule prelevate nello stadio di blastocisti possono essere coltivate come cellule embrionali staminali indifferenziate. Cellule specializzate Con l aggiunta di fattori di crescita adeguati, si ottengono delle cellule specializzate.

16 1.6 Animali transgenici Caterina non è un tipo mattiniero. Neanche oggi è riuscita ad alzarsi in tempo e ha dovuto fare tutto in fretta e furia, facendo arrabbiare sua madre. Nel laboratorio di sperimentazione animale si è però subito svegliata, quando la ricercatrice ha cominciato a spiegare: «L orologio interno, che determina il ritmo di sonno/veglia del topo, viene comandato da geni. L espressione di tali geni non è però uguale in tutti gli animali, cosa che conduce a diversi schemi di attività.» Caterina ghigna soddisfatta: «Ecco perché! È colpa dei geni se la mattina mi piace rimanere a letto e la sera ho sempre voglia di stare fuori fino a tardi!» Esperimenti sugli animali La ricerca biomedica sta facendo grossi progressi grazie alle colture cellulari e alle simulazioni al computer. Spesso, però, le conoscenze così ottenute devono essere verificate sull organismo. Per questo motivo, la scienza si avvale di cavie. Per ogni farmaco vi è sempre il rischio che, oltre agli effetti voluti, si ottengano anche dei cosiddetti effetti collaterali. Sviluppare delle medicine e provarle direttamente sull uomo sarebbe eticamente inaccettabile. Per garantire la sicurezza dei pazienti, la legge impone quindi l impiego di esperimenti su animali. Per motivi etici, questi esperimenti sono comunque soggetti a severe regolamentazioni. La cosiddetta regola delle 3R «replace, reduce, refine» prevede di sostituire là dove possibile gli esperimenti sugli animali con altri metodi, di ridurre il numero degli animali utilizzati ed effettuare i test nel rispetto degli animali. Ciò significa che, per esempio, prima di un intervento le cavie vengono anestetizzate o che gli animali destinati agli esperimenti devono vivere con compagni della stessa specie e disporre della possibilità di giocare nelle gabbie. Queste misure sono volte a rispettare la dignità dell animale. Dal punto di vista etico, è importante che sugli animali vengano effettuati solo gli esperimenti indispensabili. La decisione non è semplice. Bisogna infatti procedere a un bilanciamento degli interessi. Cosa prevale: la sofferenza dell animale o l utilità per l uomo? In Svizzera, ogni esperimento su animali richiede l autorizzazione di una commissione, nella quale sono rappresentati ricercatori ed esponenti delle associazioni di protezione animale. Negli ultimi anni, l impiego di animali transgenici ha consentito di svolgere nuove ricerche. L animale transgenico porta nelle sue cellule un frammento di DNA che contiene l informazione genetica modificata. Grazie all ingegneria genetica, determinati geni responsabili di una malattia nell uomo possono essere innestati in un topo. Questo sviluppa un quadro clinico simile a quello della persona colpita dalla patologia. Un altra possibilità è di disattivare un gene. Gli animali con un gene disattivato si chiamano knock-out. L esame dell animale consente di trarre conclusioni sulle funzioni del gene. Gli animali transgenici svolgono un ruolo di grande rilevanza nell oncologia e nell immunologia. Oltre allo studio e alla terapia delle malattie, gli animali transgenici ci forniscono informazioni sui processi ancora sconosciuti del nostro corpo.

17 14/15 Topi Alzheimer transgenici L Alzheimer è una delle malattie più frequenti della vecchiaia. In 5 15 anni, i malati perdono inesorabilmente le loro capacità mentali. Subentrano così dei disturbi della memoria, della parola e dell orientamento, fino a quando l anziano perde tutta la sua autosufficienza e deve essere assistito. La malattia è dovuta alla perdita progressiva di cellule nervose nel cervello. In passato, la malattia poteva essere studiata solo dopo la morte del paziente. Oggi la scienza lavora con topi transgenici e può così analizzare alcuni aspetti della patologia su modelli viventi. Dallo studio dei cadaveri si è scoperto che nelle cellule cerebrali colpite alcune proteine funzionano male. Per esempio, la proteina tau si accumula e si aggrega fino a formare una sorta di groviglio. Il processo può essere verificato su topi transgenici che producono una quantità eccessiva di proteine tau. Dai risultati di queste ricerche si spera di trovare nuovi spunti per prevenire l Alzheimer e sviluppare nuove terapie mediche per curarlo. Topi transgenici senza jet lag Nel corso dell evoluzione, gli esseri viventi si sono adeguati al ritmo giorno/notte. I cosiddetti orologi biologici comandano una serie di funzioni vitali grazie proprio a questo ritmo. Non è facile cambiare questi orologi o ritmi circadiani: lo dimostrano i turni lavorativi di notte o il fenomeno del jet lag dopo un lungo viaggio in aereo. La ricerca utilizza dei topi knockout per capire i meccanismi molecolari che stanno alla base di tali ritmi naturali. Disattivando in modo mirato determinati geni, si osservano i cambiamenti di comportamento del topo durante la giornata e si può dedurre quale funzione svolge un gene nel ritmo naturale dell animale. Se mancano determinati geni, i topi perdono più facilmente il ritmo, ma possono meglio adeguarsi al cambiamento. Le conoscenze su questi processi contribuiscono a capire i disturbi del sonno e anche a evitare infortuni sul lavoro durante i turni di notte. 1.7 Nanobiotecnologia La nanobiotecnologia studia l infinitamente piccolo. Un nanometro corrisponde a un milionesimo di millimetro. Nella nanoscienza si studia quali atomi e molecole possono essere utilizzati come elementi costitutivi per creare nuovi materiali e strutture con nuove proprietà. La nanobiotecnologia è una branca della nanoscienza. Si occupa delle biomolecole, fra cui il DNA, le proteine, gli ormoni e gli anticorpi. Grazie alle nuove conoscenze accumulate, i ricercatori sperano di fare progressi soprattutto in medicina. Poiché molte malattie nascono a livello molecolare, le ricerche nel settore della nanoscienza consentono diagnosi più veloci. Ciò permette di scoprire le malattie in uno stadio precoce, per esempio il cancro, i disturbi cardiocircolatori o le infezioni virali. Grazie alle biomolecole si sviluppano però anche terapie innovative. In tutto il mondo, i ricercatori lavorano per utilizzare le nanoparticelle come mezzi di trasporto per i farmaci. La sostanza attiva viene imballata in un nanocontainer e liberata solo là dove è necessaria. Per fare in modo che le nanoparticelle arrivino al posto giusto, sull involucro esterno vengono dotate di molecole speciali, per esempio degli anticorpi. Questi settori sono oggetto di intense ricerche. Le applicazioni cliniche sono però ancora molto lontane.

18 2 Medicina

19 16/17 Il compito della medicina è la prevenzione, la diagnosi e la cura delle malattie e degli infortuni, ma anche la fertilizzazione, la gravidanza, la nascita e la morte. La ricerca biomedica cerca di comprendere le cause e i meccanismi di una malattia per sviluppare nuove terapie, avvalendosi sempre più dell ingegneria genetica. Alcuni esempi della medicina moderna ci sono offerti dalle storie di cinque persone che si recano da un medico generico. «Hai fatto sicuramente bene a prendere appuntamento dal medico, Silvio.» Silvio è grato al suo amico del sostegno morale. Ma il senso di angoscia rimane. Come si può essere così stupidi. Finisce in fretta il suo caffè. «Senti», continua l amico «almeno non fai finta di nulla. È vero che quella donna non la conoscevi e che non avete usato un preservativo. Hai fatto una cavolata. Ma sarebbe ancora peggio non andare a fare un test per l HIV.» Silvio fa cenno di sì. «Ora devo scappare, fra dieci minuti devo essere in ambulatorio.» Per strada è assalito da mille pensieri. E se mi sono fatto veramente contagiare? Cosa succederà? Come vorrei che il test fosse già terminato e che mi avessero dato già un risultato negativo. Per fortuna che oggi non bisogna più aspettare settimane intere per avere l esito, Con l ingegneria genetica i virus si riscontrano subito. Speriamo che non ne trovino! Nella sala d aspetto una bimba gioca. Una signora sfoglia con disattenzione una rivista. È troppo nervosa per concentrarsi su un articolo. Poco prima di vedere il medico, la signora Bernasconi comincia di nuovo a preoccuparsi. Forse il referto non è poi così favorevole come pensava lo specialista? Ripensa a un anno addietro, al senso d insicurezza quando il suo medico di famiglia le ha fatto fare degli accertamenti. La diagnosi era stata uno shock: tumore al seno. Incredibile. Proprio lei che aveva così tanti progetti. Aveva appena traslocato in un nuovo appartamento e aveva promesso a sua figlia di tenere il nipotino una volta alla settimana a partire da aprile. Sarebbe stata in grado di farlo? La paura era grande. tumorali stimolando contemporaneamente il sistema immunitario a distruggere le cellule cancerogene. Questa terapia personalizzata ha funzionato molto bene. La signora Bernasconi pensa a come sono cambiate le cose negli ultimi 50 anni. Suo padre era morto di cancro, ma allora non si sapeva ancora molto su questo male e le terapie disponibili per combattere la malattia erano ben poche. A quei tempi non si poteva fare granché neanche contro le malattie infettive. I bambini che si ammalavano di polmonite morivano. Sono cambiate effettivamente molte cose da allora, pensa la signora Bernasconi e sorride alla bambina che gioca vicino. L assistente di ambulatorio entra nella sala d aspetto e chiama un paziente. Silvio deve aspettare ancora. Prende dal tavolo un opuscolo sull impiego dell ingegneria genetica in medicina. I diversi titoli dei capitoli lo sorprendono. Sa che i test genetici consentono di diagnosticare le malattie ereditarie e che contribuiscono a trovare gli agenti patogeni di una malattia. Ma l opuscolo contiene altri sei capitoli. Si parla per esempio di come si può testare la tolleranza di una persona a un determinato farmaco o dell accertamento d identità e parentela. Un altro capitolo spiega come i test permettono di individuare o escludere presunte malattie. Gli ultimi tre capitoli illustrano le terapie genetiche, lo studio delle malattie mediante l ingegneria genetica nonché i farmaci e vaccini prodotti con l ingegneria genetica. Silvio è stupito. A quanto pare, l ingegneria genetica viene oggi impiegata sistematicamente in numerosi settori medici. Non ne era cosciente. I diversi medici l avevano informata attentamente e l intervento era andato bene, senza complicanze. Col tempo aveva cominciato ad essere più fiduciosa. Ma i primi mesi erano stati duri. Aveva dovuto imparare ad affrontare la malattia. L aveva molto aiutata parlare con altri malati e con gli specialisti. La signora Bernasconi era rimasta stupita dalla varietà di cure possibili. Oltre all operazione, nella cura del cancro si utilizza anche la chemioterapia, la radioterapia e tutta una serie di farmaci. L équipe medica aveva analizzato a fondo il suo tipo di cancro, addirittura l attività genetica nelle cellule tumorali. Dai test effettuati era risultato che la signora Bernasconi fa parte del 25% dei pazienti le cui cellule tumorali producono un recettore di crescita molto attivo che fa proliferare rapidamente il tumore. I medici le avevano così somministrato un farmaco sintetizzato grazie all ingegneria genetica che rende innocue queste pericolose strutture superficiali sulle cellule

20 2.1 Farmaci L ingegneria genetica è diventata uno strumento indispensabile per lo sviluppo e la fabbricazione dei farmaci. Grazie all analisi del genoma e alla proteomica, oggi si possono individuare i punti vulnerabili dei batteri e trovare così nuovi antibiotici. Molti farmaci vengono fabbricati con l ingegneria genetica. Da 25 anni, nel trattamento del diabete è autorizzata l insulina prodotta con l ingegneria genetica. Le proteine sintetizzate con l ingegneria genetica sono di vitale importanza per i pazienti emofili. Le persone affette da questa malattia non dispongono di un fattore di coagulazione e le minime ferite possono provocare una pericolosa emorragia. Prima ricevevano il fattore di coagulazione attraverso delle donazioni di sangue, metodo che ha causato però molti contagi di Aids. Grazie invece all ingegneria genetica, i pazienti non corrono più questo pericolo. Oltre alla sicurezza, questa tecnica ha consentito di aumentare le capacità di produzione. Il fabbisogno annuo mondiale d insulina ammonta oggi a 2000 kg. Prima la sostanza veniva estratta da animali macellati. Da una tonnellata di pancreas animali si possono però ottenere solo 125 g d insulina. Sarebbe quindi impossibile produrne in quantità sufficiente per tutti i diabetici. Proteine terapeutiche grazie all ingegneria genetica Le proteine sintetizzate mediante l ingegneria genetica possono intervenire nei meccanismi patogeni. L ormone eritropoietina, chiamato anche solo epo, è stato sviluppato per la cura delle affezioni renali, ma viene oggi utilizzato in diverse forme anche nella terapia contro l anemia. La qualità di vita dei pazienti dializzati è stata così notevolmente migliorata. Un altro farmaco biotecnologico è l interferone che combatte le infezioni e le cellule tumorali. L interferone viene impiegato nella cura del cancro, dell epatite o della sclerosi multipla. Nella psoriasi, una malattia cronica della pelle, la proteina ottenuta tramite colture cellulari transgeniche, blocca le cellule immunitarie allarmate, che provocano i sintomi della malattia sulla pelle dei pazienti. Oggi in Svizzera sono autorizzati 100 farmaci fabbricati con l ingegneria genetica. Gli esperti stimano che circa un terzo dei farmaci oggi sviluppati si basano su metodi di tecnologia genetica. Poiché si parla anche di fabbricazione biotecnologica, questi farmaci sono chiamati anche biotech o biologics. Sostanze attive da cellule vegetali e animali La produzione di proteine umane in batteri transgenici è stata un innovazione rivoluzionaria. Se la proteina dispone però di strutture superficiali complesse, p.e. catene di zuccheri aggiunte, il compito diventa troppo difficile per i batteri, che sono fabbriche di proteine relativamente semplici. In questi casi si ricorre a cellule di lieviti o di mammiferi. Un altra possibilità è quella del pharming (anche farming), col quale le piante e gli animali fungono da stabilimenti di produzione. Attualmente, la ricerca sta studiando le piante di tabacco, le cui cellule producono una sostanza attiva contro la borreliosi, una malattia infettiva trasmessa dalle zecche. Presto potrebbero arrivare sul mercato dei farmaci prodotti nel latte di capre transgeniche. Da tempo la signora Bernasconi si chiede se non dovrebbe partecipare a uno studio su una nuova terapia contro il cancro. La possibilità che il suo tumore al seno non sia stato debellato con l intervento e che vi siano in circolo ancora delle cellule tumorali, la preoccupa. Il nuovo trattamento è promettente: dovrebbe ridurre il rischio di recidiva. La signora Bernasconi è consapevole del fatto che vi possano essere degli effetti collaterali. Pian piano matura una decisione. Ha vagliato le opportunità e i rischi dal suo punto di vista e decide di partecipare allo studio.

21 sonda 18/19 1. Prelievo di campioni genetici Al paziente si prelevano dei campioni di tessuti con cellule cancerose, che vengono poi analizzati in laboratorio. 2. Raffronto del tumore Campioni di altri pazienti archiviati in apposite biobanche consentono un raffronto con cellule tumorali simili. Si preleva inoltre il DNA modificato dalla malattia nelle cellule cancerose. Le informazioni archiviate assieme ai campioni indicano quale cura è più efficace per un determinato tipo di tumore. 3. Tipologia genetica del tumore Se si suppone che la causa della proliferazione cellulare possa essere una determinata mutazione genetica, con una sonda si può intercettare il gene difettoso. fattore di crescita 4. Terapia biologica del cancro cellula cancerosa In determinate patologie cancerose, la recettore mutazione genetica spinge la cellula a produrre troppe proteine che fungono da docking station (recettori) dei fattori di crescita sulla superficie cellulare. Di conseguenza, la cellula si divide troppo spesso e comincia a proliferare. La somministrazione di un determinato mrna anticorpo terapeutico che si lega in modo mirato ai recettori, blocca la crescita eccessiva della cellula. A differenza dell estrazione operativa del tumore o alla radiazione fisica delle cellule cancerogene, in questo tipo di terapia s impiegano dei meccanismi biologici. anticorpo terapeutico 2.2 Ricerca sull uomo Grazie ai progressi fatti dalla medicina, oggi si possono curare e guarire numerose malattie e lesioni. Dopo essere state testate in laboratorio e sugli animali, le nuove terapie vengono applicate in studi clinici. Per garantire la sicurezza dei pazienti e per motivi etici, la ricerca sull uomo deve rispettare direttive molto severe, la cosiddetta «Good Clinical Practice». Dell utilità delle banche biologiche La ricerca sull uomo contribuisce a capire le malattie, per esempio le malattie multifattoriali, in cui intervengono fattori genetici ma anche altre cause, come lo stile di vita. Per analizzare l influsso dei diversi fattori patogeni, si raccolgono dei dati sui pazienti (età, peso, abitudini, ecc.) nonché campioni di tessuti. La raccolta sistematica di campioni di sangue, tessuti tumorali o DNA corredati di dati medici si chiama biobanca. La valutazione dei dati consente di meglio comprendere la comparsa di malattie come il cancro, i disturbi cardiocircolatori o l asma. Dosaggio individuale di farmaci Nel corpo, i farmaci entrano in contatto con tutta una serie di proteine. Gli enzimi possono legare i medicamenti e disattivarle nel fegato. L attività dei diversi enzimi dipende dal codice genetico di ogni individuo. In una persona un farmaco sarà degradato lentamente, mentre in un altra il processo avverrà più rapidamente. Nel secondo caso sarà necessario prescrivere una dose maggiore perché la sostanza possa avere l effetto desiderato. Questo campo si chiama farmacogenetica. Il medico potrà utilizzare un DNA chip che analizza le diverse varianti genetiche degli enzimi epatici, per testare in quale categoria di persone deve essere inserito il paziente.