Obiettivi della lezione Analizzare il significato del termine OGM Identificare le modalità di trasferimento genico diretto Definire incrocio, variazione somaclonale, mutagenesi e ibridazione interspecifica Analisi critica dei vantaggi e degli svantaggi nell utilizzo delle tecniche di trasferimento genico diretto
Prerequisiti Acidi nucleici e proteine: codice genetico e sintesi proteica Riproduzione gamica ed agamica Definizione di specie Definizione di enzima Pincipali differenze tra cellula eucariota e procariota
Cosa pensi degli OGM? PIANTE TRANSGENICHE = piante nel cui genoma sono stati integrati geni estranei, con processi diversi da quello sessuale Pianta di tabacco che esprime un gene della lucciola rilascia energia sottoforma di luce
Cosa sono gli OGM? organismi geneticamente modificati mutagenesi reincrocio Variazione somaclonale Ibridazione interspecifica Trasferimento genico diretto
reincrocio Per dotare una varietà eccellente di geni che controllano in maniera semplice una o due, o comunque poche caratteristiche per i quali essa è deficitaria Questo metodo utilizzato già negli anni 30 in California per trasferire nel Frumento la resistenza alla carie, alla ruggine ed alla Phytophaga destructor
mutagenesi Tecnica utilizzata dagli anni 50 Negli organismi sono indotte mutazioni mediante agenti mutageni fisici (raggi UV, raggi X, neutroni, particelle a e b, raggi g) e chimici.
Variazione somaclonale è lo spettro di varianti genetiche che si riscontra tra le piante rigenerate in vitro da tessuti somatici dello stesso genotipo iniziale. A metà degli anni 70 colture in vitro di canna da zucchero mostrarono che i cloni rigenerati dopo la coltura in vitro avevano una variabilità >> a quella dei cloni riprodotti in vivo. Es. lotta ai parassiti: -resistenza a Fusarium in pomodoro ed in patata -Helminthosporium in mais ed avena
Ibridazione interspecifica Sono incroci effettuati tra individui appartenenti a specie differenti Per definizione individui appartenenti a specie differenti non possono incrociarsi liberamente e qualora questo fosse possibile la progenie non dovrebbe essere feconda. 1717 Thomas Fairchild garofano comune X Dianthus barbatus Molto usata nelle specie ornamentali, perché non producendo seme, le strutture fiorali si conservano più a lungo
L opinione comune ACCETTA tutte queste tecniche, ma DEMONIZZA...?????? Il TRASFERIMENTO GENICO DIRETTO Perché visto come INNATURALE??????
Da quando esistono gli OGM? La prima pianta OGM messa in commercio Nel 1994 è stata un pomodoro che ritardava la maturazione Pomodoro con la capacità di produrre etilene ETILENE Pomodoro transgenico
Cosa sono gli ogm? Introduzione di geni in cellule di piante o animali ha l obiettivo di migliorare la qualità (organolettica o altro) Per il trasferimento dei geni ci vogliono: -conoscere gene che si vuole immettere -Vettore -Gene trascritto deve manifestarsi -Gene trascritto deve essere stabile
Passaggi per l ottenimento di una pianta transgenica Isolamento gene di interesse Clonazione del gene in un vettore Preparazione del costrutto Inserimento nel ricevente Selezione dei trasformi
Isolamento gene di interesse cdna Trascrittasi inversa (1969) Utilizzo di sonde (eterologhe e sintetiche)
Clonazione del gene in un vettore sanno trasportare e inserire nel DNA dell organismo recettore i geni che vogliamo Inserimento di gene in un piccolo cromosoma autoreplicante, es PLASMIDE Amplificazione del plasmide ricombinante mediante la sua replicazione in una cellula ospite
Plasmide nei batteri sono piccole molecole circolari di DNA a duplice filamento, capaci di replicazione autonoma ed indipendente dal cromosoma batterico Agrobacterium tumefaciens Agente del cancro del colletto, malattia che si manifesta con la formazione di neoplasie sulla pianta infettata. L instaurarsi della malattia richiede che nel genoma della pianta si inserisca una parte del plasmide batterico (T-DNA) induttore di tumore (Tumor inducing)
Il segmento di DNA di interesse non può andarsene in giro da solo Preparazione del costrutto Per impedirne la distruzione tramite digestione Inserimento di fattori che permettano l espressione del gene esogeno Devo poter riconoscere le cellule trasformate da quelle senza gene trasferito marcatori Vettore (plasmide Virus Trasposone) Sequenza di monitoragg io Gene artificiale
BISOGNA INDURRE L INTEGRAZIONE DEL GENE CHE VOGLIO Inserimento nel ricevente Utilizzo di plasmide Ti (tumor inducing) Impiego mezzi chimico-fisici: o elettroporazione o Cannone a microparticelle o microiniezione
Trasferimento genico per coltivazione di Agrobacterium e protoplasti
Selezione dei trasformi Per capire quali cellule presentano il gene trasferito e quali no, pertanto non ci interessano marcatori
Per cosa possiamo utilizzare gli OGM La popolazione mondiale aumenta di anno in anno: nel 2050 9 000 000 000 di persone COSA FARE? E IL PROBLEMA CHE L UOMO SI PONE DA 10.000 ANNI AUMENTO LE AREE COLTIVATE Colture estensive AUMENTO LA PRODUTTIVITA DELLE AREE ATTUALMETE COLTIVATE Colture intensive
Vantaggi di OGM vegetali IN AGRICOLTURA -maggiore produttività -resistenza a patogeni minor utilizzo di antiparassitari e maggiore salubrità degli alimenti -maggior poter nutritivo nobilitazione di colture foraggiere (per paesi poveri), golden rice (provitamina A) -Resistenza a stress (freddo, siccità, ambienti salini, etc.) colonizzazione aree marginali -nuove possibilità commerciali: caffè con minor contenuto in caffeina -nuove possibilità terapeutiche: banane con vaccino di epatite, insalata contro la carie
Vantaggi di OGM vegetali per l AMBIENTE -bioremediation, phytoremediation (es. Mostarda indiana per rimozione del Selenio) -riduzione inquinanti alla fonte (produzione di gasolio con minori composti solforati) -rimboschimento più rapido (alberi a crescita rapida)
Rischi di OGM vegetali -maggiore utilizzo di mezzi tecnici perché sono vegetali estremamente selezionati ma questo è un problema di tutte le -allergie I controlli sulle piante piante transgeniche selezionate per la -stabilità dei sono geni molto ridurre rigidi i e problemi fatti coltivazione: a più della livelli diffusione (ad es. 1 Ha di resistenze esempio in Europa a livello coltivato dell Ue a e mais dei produce singoli Paesi) 1000 volte di più di 1 Ha -creazione di resistenze Studi accreditati hanno Come in di ogni teosinte, cosa i controlli ma il mais e Tossine (es. le aflatossinepotenzialmente biodiversitàcancerogene) coltivato sono non è l utilizzo in modo ponderato e su basi -riduzione della rigorosamente Bt vivono un scientifiche maggior numero è di competitivo rispetto alle -scarsa isolabilità normalmente delle colture presenti indispensabile insetti, nei contaminazione grazie raccolti al minor di mais uso di e di arachide, in quanto antiparassitari! piante prodotte selvatiche. da funghi necessità devono Dal 2004 Attraverso di essere nei corretto presenti paesi Ue non specie possono essere coltivate piante le piante OGM con geni immagazzinamento affini di resistenza transgeniche ad antibiotici si avranno come nuove ibridi marcatori possibilità alimentari dimostrato che nei campi di mais
Rischi di OGM vegetali Riassumendo i rischi dell utilizzo degli OGM vegetali è strettamente legato all IMPERIZIA di chi li usa. Se l utilizzo segue quanto indicato dagli STUDIOSI il rischio è ridotto al minimo e i vantaggi diventano eclatanti ricorda che per l umanità il problema principale è la FAME e la MALNUTRIZIONE
Approfondimento Organizzazione di un gioco di ruolo per la discussione sui vantaggi e i rischi dell utilizzo di colture transgeniche
Vantaggi di OGM farmaceutici -maggiore produttività -maggiore compatibilità ormoni specie specifici! -maggior potere di azione si possono trattare un maggior numero di persone (paesi in via di sviluppo) -produzione di vaccini più sicuri (in quanto capside di virus sintetico, così che non contenga tracce di acido nucleico virale)
Svantaggi di OGM farmaceutici -costi -stabilità dei geni -problemi etici
Dati su ogm 70% di coltivazioni transgeniche si trova in USA Dopo il 1999 alcune aree agricole coltivate a ogm, a scopo sperimentale
MA SEI SICURO DI SAPERE COSA SONO? O LA TUA OPINIONE E STATA INFLUENZATA DA UNA CATTIVA INFORMAZIONE? Gli Ogm fanno male troppo bene a chi non sta Per la prima volta alcuni ricercatori inglesi sono riusciti ad individuare tracce di Dna appartenente ad alimenti geneticamente modificati nel Dna dei batteri che compongono la flora intestinale dell uomo. Questo potrebbe significare che alcune caratteristiche dei prodotti biotech (non propriamente positive, come la resistenza agli antibiotici) possono trasferirsi all organismo umano. (The Guardian 17/07/2002) Questo Dna transgenico era presente solo in alcuni volontari che erano privi di parte dell apparato digerente, mentre nei volontari sani non ne è stata trovata la minima traccia. (Genetica e società, quale futuro? Fondazione M.Golinelli 2002)