Le biotecnologie e l'ingegneria genetica

Nell'ormai lontano 1982 la copertina di un numero di Nature, una delle più importanti riviste scientifiche, usciva con due topi in copertina: uno di taglia normale e uno più grosso. Il topo più grosso era un topo transgenico per il gene dell'ormone della crescita, la cui proteina era stata prodotta in eccesso nell'animale transgenico e aveva fatto sì che il roditore diventasse più grosso del suo fratello non transgenico. Quindici anni dopo, dalla copertina del numero del 27 febbraio 1997, lo sguardo dolce della pecora Dolly, sorpresa dal tanto clamore levatosi intorno a lei, ci guardava dalla copertina della stessa rivista. Dolly era un clone ottenuto da una cellula di pecora adulta: anche l'uomo della strada si accorse di vivere ormai nel futuro.

Biotecnologie e ingegneria genetica in realtà erano nate già parecchio tempo prima, ma sono scoperte come quella di Dolly che accendono le fantasie e attirano l'attenzione dei media su queste tecnologie. La parola "tecnologia" si distingue dalla parola scienza perchè sta ad indicare le applicazioni che da essa derivano. Si potrebbe sostenere che le biotecnologie erano già una specialità dell'uomo preistorico, perchè la fermentazione e la lievitazione sono fenomeni biologici dovuti a microrganismi che l'uomo imparò parzialmente a controllare, senza minimamente rendersi conto di quello che faceva. E appena un paio di secoli fa Jenner vaccinava contro il vaiolo, anch'egli senza minimamente sapere cosa stava combinando. Ma è certo che è solo negli ultimi trent'anni che siamo stati invasi da applicazioni biologiche di ogni genere.

A volte si tende ad confondere l'ingegneria genetica con le biotecnologie se non addirittura con la manipolazione di embrioni. In realtà siamo di fronte a settori che, sorti del tutto indipendentemente, sono giunti tuttavia ad interagire tra loro rivelando in tal modo aspetti per così dire sinergici, nel senso che l'integrazione di più tecniche ha dato origine a risultati ancora più sorprendenti. Gli animali transgenici, ad esempio, sono il prodotto dell'interazione tra ingegneria genetica e manipolazione di embrioni. Per questo, per ben comprendere quello che sta succedendo è bene discutere una per una queste tecnologie e le loro potenzialità.
 

u L'ingegneria genetica

All'inizio degli anni settanta due scienziati americani Stanley Cohen e Herbert Boyer riuscirono ad inserire un gene in un plasmide, un piccolo pezzo di DNA che aveva la capacità di replicarsi in cellule di batteri. In questo modo, quando il plasmide si replicava, replicava anche il pezzo di DNA che gli era stato inserito. Questa scoperta faceva uso di un approccio cut and paste, in cui il DNA veniva tagliato e ricucito a piacere mediante enzimi specifici, messo a punto da vari scienziati tra cui Paul Berg: per questo si fece strada il termine di DNA ricombinante, per indicare appunto che il DNA presente nella forma naturale originale veniva rimaneggiato a piacimento dello sperimentatore. Poco dopo, nel 1977, basandosi su questi principi, veniva ottenuta la prima proteina umana prodotta in un batterio, la somatostatina, mentre subito dopo, nel 1978, veniva prodotta l'insulina umana, attiva nella cura del diabete. Tutte queste scoperte vennero coperte da brevetto: la biologia molecolare diventava cosμ una potenziale fonte di guadagno e nascevano le prime ditte biotecnologiche.

Con le tecniche del DNA ricombinante, i geni possono essere isolati, modificati fino a crearne di nuovi non esistenti in natura, inseriti in batteri (ma anche in cellule eucariote ed interi organismi) fino a far loro produrre farmaci, detti anch'essi ricombinanti, da usare per la cura delle malattie. Nel giro di pochi anni i diabetici, che prima venivano curati con l'insulina estratta dal maiale, vennero trattati con l'insulina umana ricombinante prodotta mediante l'ingegneria genetica.
 

u Organismi geneticamente modificati: piante ed alimenti

La capacità di manipolare geni e di farli esprimere nei batteri fece pensare ai ricercatori che sarebbe stato possibile inserire geni anche in cellule più complesse, quali quelle delle piante e degli animali, mammiferi compresi. Nacquero così gli organismi geneticamente modificati, o OGM, come vengono chiamati oggi. Un organismo geneticamente modificato è essenzialmente una pianta od un animale nel cui genoma è stato inserito, mediante tecnologie di ingegneria genetica, un gene che estraneo. Oggi le piante transgeniche, sono nell'occhio del ciclone.

Nelle speranze dei loro ideatori, le piante transgeniche potranno risolvere vari problemi di enorme rilevanza. Potranno eliminare i pesticidi, sopravvivere al gelo, essere più nutrienti, crescere in terreni aridi, sfamare il terzo mondo e così via: basta inserire in esse il gene adatto. Per i loro detrattori, i geni inseriti nelle piante nuocciono alla salute umana e avranno effetti disastrosi sull'ecosistema; inoltre le piante transgeniche daranno proventi alle ditte multinazionali che investono in questo settore, non serviranno affatto ai paesi meno progrediti, al contrario, ne danneggeranno l'economia rendendoli totalmente dipendenti da esse. La natura punisce chi la vuole sovvertire - sostengono gli oppositori -, come dimostra il diffondersi del morbo della "mucca pazza" che giunge a colpire ormai anche l'uomo. Il dibattito è tuttora acceso in Europa. Negli Stati Uniti i cibi transgenici sono relativamente accettati, ma la situazione è ancora in evoluzione.
 

u Organismi geneticamente modificati: animali transgenici e cellule staminali embrionali

La chimera era un animale mitologico, che era in parte leone e in parte uccello. Esso - diremmo oggi - conteneva il patrimonio genetico di due specie combinato in modo tale da formare un organismo inusitato, ma pur sempre funzionante. Ma nello stesso tempo il termine chimerico è stato sinonimo di un sogno, di un essere che non poteva esistere.

Oggi le chimere sono alquanto comuni, non solo all'interno della stessa specie, ma anche tra specie diverse. Cellule di specie diverse possono convivere nello stesso organismo, e cellule umane possono facilmente venir iniettate in topi immunodepressi. Ma una vera chimera, per essere riconosciuta come tale dall'uomo della strada, deve essere un qualcosa che possiede caratteri di due specie differenti. Tali chimere sono possibili, attraverso manipolazioni degli embrioni, sempre che le specie d'origine non siano molto distanti tra loro, ed in effetti, storicamente, sono la prima modificazione genetica che è stata ottenuta dagli scienziati che operano in questo settore, ben prima della nascita dell'ingegneria genetica.

Ma è la combinazione delle due linee di ricerca, quella dell'embriologia sperimentale, che aveva cominciato a manipolare gli embrioni, e quella propria dell'ingegneria genetica, che isolava e maneggiava pezzi di DNA e singoli geni, a produrre verso la fine degli anni settanta i primi animali transgenici. Questi non sono altro che organismi in cui è stato introdotto dallo sperimentatore un gene che produce una proteina. Ci si accorse, tra la fine degli anni settanta e l'inizio degli ottanta, che il gene introdotto funzionava anche nell'organismo ospite, produceva la sua proteina ed era quindi in grado di provocare degli effetti nell'organismo che dipendevano dalla specifica proteina prodotta dal gene iniettato. La scoperta, anche se non del tutto inattesa, tuttavia superò le più rosee previsioni dei più ottimisti tra i ricercatori del settore. Era la prova che un gene inserito, non importa da quale specie fosse derivato, poteva mantenere le sue capacità e apriva le porte alle manipolazione genetica di tutti gli animali, uomo compreso. Dal punto di vista della ricerca di base, confermava in maniera stupefacente che l'unità dei viventi non era solo un assunto teorico, ma una verità di fondo.

Agli animali transgenici hanno fatto seguito gli animali knockout, e più recentemente la pecora Dolly, gli animali clonati. I primi oggi sono di enorme importanza in campo medico, perchè ci permettono di riprodurre negli animali di laboratorio le malattie umane così da poterle studiare con maggior facilità. I secondi hanno, più di ogni altro settore della biologia, scatenato fantasie, paure e dibattiti feroci che dureranno ancora a lungo.
 

u Le cellule staminali

Il concetto di cellule staminali si basa su un'osservazione iniziale alquanto semplice ed ovvia, che parte dalla constatazione che dalla prima cellula embrionaria (lo zigote) hanno origine cellule dalle caratteristiche e funzioni più disparate. Si tratta del processo che viene chiamato "differenziamento", il cui significato è appunto che le cellule si diversificano tra loro, così da poter svolgere funzioni assai diverse nel miglior modo possibile. Questo processo, che è massimo durante lo sviluppo embrionale, non viene però meno alla nascita, ma continua, almeno in parte, anche nell'adulto. Infatti le cellule di quasi tutti gli organi non vivono all'infinito, ma muoiono e devono essere sostituite da altre che si formano ex novo. Fu presto chiaro ai ricercatori che vi dovevano essere delle cellule che non erano ancora differenziate, e che erano in grado di produrre continuamente le cellule differenziate o "mature".

Questo assunto teorico è stato clamorosamente confermato negli ultimi due decenni. Per lo scienziato, conoscere un fenomeno vuol dire poterlo prevedere e controllare. Oggi possiamo isolare queste cellule, metterle in una provetta, manipolarle a piacimento inserendo geni o inattivandone altri.

Ma per certi aspetti non tutte le cellule staminali sono uguali tra loro. Alcune sono più staminali delle altre. Le cellule dell'embrione, ad esempio, possono, come è facile immaginare, dare origine a cellule di tutti i tessuti. Nell'organismo adulto cellule con un tale potenziale non sembrano più essere presenti (se non si considerano i gameti, e cioè le cellule della riproduzione). Abbiamo invece cellule che possono dare una progenie limitata ad uno o pochi destini. L'esempio classico, perchè storicamente è il primo ad essere stato investigato estensivamente, è quello delle cellule staminali ematopoietiche, che danno cioè origine a tutte le cellule del sangue. Ogni giorno cellule del sangue muoiono e vengono sostituite da altre, prodotte da queste cellule staminali. Quando effettuiamo un trapianto di midollo da un donatore ad un ricevente, sono queste cellule che si replicano e ricostituiscono tutte le cellule del ricevente. Oggi sappiamo che le cellule staminali sono presenti in tutti gli organi, compreso il cervello, e che, addirittura, con opportuni accorgimenti possono venir indirizzate a produrre anche cellule di altri organi. E su di esse si basano oggi molte speranze di poter ricreare tessuti danneggiati da utilizzare per trapianti in tutte quelle malattie in cui cellule di un particolare tessuto o organi interi sono irrimediabilmente compromessi. Si tratta della cosiddetta "clonazione terapeutica".
 

u La manipolazione dell'uomo

Le biotecnologie e la manipolazione embrionale non hanno risparmiato la specie umana. Nel 1978 nasceva in Inghilterra Louise Brown, la prima bambina concepita in provetta. Louise era la risposta di medici e ricercatori al problema della sterilità umana, un problema atavico che sia in passato che in numerose culture odierne viene sentito come una vera menomazione dell'intera persona e che nel corso dei secoli ha provocato dolori individuali e incidenti diplomatici. Nell'ormai lontano 1978 i medici britannici fecero fecondare in vitro un uovo di una donna dallo spermatozoo di suo marito e lo reimpiantarono nell'utero della donna; ma in seguito è stata effettuata una serie di variazioni su questo tema, molte delle quali appaiono eccessive e immorali. La procedura della clonazione è l'ultima delle possibili manipolazioni sull'embrione umano, che, seppure rifiutata da tutti i governi, pure potrebbe venir eseguita da ricercatori senza molti scrupoli in qualche paese che non ha ancora implementato leggi che la vietino esplicitamente.
 

u Tutto è lecito?

Come tutte le grandi scoperte, anche le biotecnologie sono lame a doppio taglio. Oggi noi non vediamo ancora quanto lontano tutti questi progressi ci condurranno, ma è probabile che ci porteranno molto lontano, in un mondo che oggi faremmo fatica ad immaginare.

Fermare la ricerca sembrerebbe tuttavia improponibile e controproducente, eppure è quello che da molte parti si chiede. La gente appare smarrita e si chiede se non sia meglio non andare oltre, se non sia meglio vivere in un mondo meno tecnologico e più umano. Certamente gli uomini di scienza hanno delle responsabilità per questa sfiducia che invade vari strati di popolazione, perchè, a volte, si credono al di sopra della comunità che pure finanzia la loro ricerca. Dall'altra parte c'è sovente un'estrema ignoranza di quello che sta succedendo ed un aprioristico rifiuto delle nuove tecnologie, considerate nemiche dell'uomo. Per questo, è necessario riflettere molto bene su questo problema: è questo lo scopo della bioetica, la disciplina che valuta le implicanze morali e sociali delle nuove scoperte biologiche.