L'ingegneria genetica è un insieme di tecniche molecolari che consentono l'analisi, la caratterizzazione, l'espressione e la modifica del materiale genetico (DNA e RNA) degli esseri viventi, con l'obiettivo sia di migliorare che di creare nuovi organismi.
Questa disciplina è emersa alla fine del XX secolo, sulla spinta della scoperta, nel 1970, di enzimi capaci di “tagliare” il DNA da parte degli scienziati nordamericani Hamilton Smith e Daniel Nathans, noti come endonucleasi o enzimi di restrizione.
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Tuttavia, l’ingegneria genetica è stata oggetto di un intenso dibattito a causa delle complesse questioni etiche che la circondano. Le sue pratiche includono la manipolazione del materiale genetico naturale, come l’introduzione di organismi geneticamente modificati (OGM) o la loro clonazione, sollevando preoccupazioni etiche che richiedono una riflessione sia da parte della società che della comunità scientifica, alla ricerca di soluzioni alle sfide etiche presentate.
Pertanto, comprendere il significato dell’ingegneria genetica e i suoi potenziali contributi come beneficio effettivo per la vita richiede un’attenta valutazione dei suoi impatti e delle implicazioni etiche, al fine di garantire che il suo sviluppo e la sua applicazione avvengano in modo etico e responsabile.
Cos’è l’ingegneria genetica?
L'ingegneria genetica prevede lo studio del materiale genetico presente negli esseri viventi, compresa l'analisi, la manipolazione e la ricombinazione degli acidi nucleici DNA e RNA, con l'obiettivo di comprenderne la struttura e, di conseguenza, migliorarla o replicarla.
Il DNA è il depositario di tutte le informazioni genetiche cruciali specifiche di ciascun organismo vivente. Sulla base di queste informazioni si sviluppano le cellule che determinano la costituzione dell'organismo. È interessante notare che gli scienziati stanno studiando la capacità di archiviazione dei dati all'interno delle sequenze di DNA.
A sua volta, l'RNA dell'acido nucleico svolge un ruolo fondamentale nell'espressione delle informazioni contenute nel DNA. La sua principale attribuzione è la sintesi proteica, che rappresenta l'espressione finale del corredo genetico immagazzinato nel DNA.
Immagine: Vitória Gomez (generata con AI)/Olhar Digital
Solo all’inizio del 21° secolo, a partire dal 2001, è diventato possibile sequenziare completamente il genoma umano. Questi progressi evidenziano la relativa novità e rilevanza di questo campo di studio, evidenziando l’esistenza di diverse aree ancora bisognose di indagini e scoperte approfondite. Nonostante ciò, l’ingegneria genetica dimostra già un potenziale significativo per determinare cambiamenti sostanziali in futuro.
A cosa serve l’ingegneria genetica?
Il suo scopo è modificare, aggiungere o rimuovere geni specifici per alterare le caratteristiche di un organismo, conferendogli nuove proprietà o migliorandone le funzioni esistenti.
Queste modifiche possono essere apportate a una varietà di organismi, tra cui piante, animali, microrganismi e persino esseri umani, con applicazioni che vanno dall’agricoltura e dalla medicina alla ricerca scientifica e all’industria.
Inoltre, l’analisi genetica svolge un ruolo importante per diversi motivi, soprattutto nell’identificazione di mutazioni genetiche associate a malattie. Molte di queste mutazioni sono ereditarie, passano da una generazione all'altra. L’analisi genetica consente l’individuazione precoce di queste mutazioni, consentendo interventi preventivi e terapeutici per mitigare l’impatto di queste malattie.
In questo contesto, è chiaro che l’ingegneria genetica apre un’ampia gamma di opportunità per migliorare la qualità della vita umana e favorire progressi significativi in vari campi.
Immagine: FOTOGRIN/Shutterstock
Ingegneria genetica: esempi
Dopo diversi decenni dalla scoperta delle endonucleasi, l'ingegneria genetica ha registrato un notevole progresso. Oggi le sue applicazioni sono ampie e sfaccettate e coprono diversi campi. Per esempio:
Nel settore alimentare, l’ingegneria genetica è stata fondamentale per sviluppare colture più efficienti e resistenti ai parassiti. Recentemente sono emerse anche iniziative per produrre carne a base vegetale in laboratorio, che rappresentano un approccio innovativo per soddisfare la domanda alimentare in modo sostenibile.
In medicina, la manipolazione genetica svolge un ruolo importante nella modifica dei geni correlati a malattie come il cancro. Inoltre, contribuisce in modo significativo alla produzione di farmaci essenziali, come l’insulina, e di vaccini, promuovendo importanti progressi nel trattamento di varie condizioni di salute.
In altri settoricome il legname e la carta, l’ingegneria genetica viene utilizzata per creare alberi più resistenti, facilitando l’estrazione del legno e della cellulosa in modo più efficiente e sostenibile.
Nel biorisanamentol'ingegneria genetica viene utilizzata per mitigare gli impatti ambientali, come lo sviluppo di batteri transgenici in grado di degradare il petrolio e altri inquinanti, contribuendo alla preservazione dell'ambiente.
Queste applicazioni vengono effettuate mediante tecniche ben note, come la clonazione, la transgenica e la stampa genetica (o analisi del DNA), che consentono la manipolazione precisa del materiale genetico.
La transgenica, ad esempio, consiste nell'inserire geni di altre specie in un organismo ospite, dando vita a un organismo unico, noto come transgenico. È importante sottolineare che non tutti gli organismi geneticamente modificati sono considerati transgenici; questa designazione è riservata agli organismi che hanno ricevuto geni da altre specie.
Attualmente sono tre le principali tecniche transgeniche in uso:
01 – DNA ricombinante: Con gli enzimi di restrizione, segmenti di DNA possono essere tagliati e uniti ad altre molecole utilizzando la DNA ligasi, come “colla” per il DNA. Questa tecnica viene utilizzata in medicina per creare batteri con il gene umano che produce insulina per curare il diabete.
I CRISPR funzionano come una memoria immunologica, poiché memorizzano l’impronta molecolare dei virus nel DNA dei batteri. (Immagine: ART-ur/Shutterstock.com)
02 – Biobalistica: Frammenti di DNA vengono inseriti in particelle metalliche e gettati nella cellula, essendo ampiamente utilizzati negli studi con le piante.
03 – CRISPR/CAS: Questa tecnica, nata dall'osservazione del sistema di difesa dei batteri, taglia con precisione il DNA ed elimina i geni indesiderati. Viene utilizzato nella ricerca relativa al trattamento di malattie come l'HIV e il cancro.
Clonazione: Ha lo scopo di creare copie geneticamente identiche di geni, cellule, tessuti o individui. Un esempio notevole è la pecora Dolly, il primo mammifero clonato, nel 1996, utilizzando il nucleo di una cellula di una pecora donatrice inserita in un uovo enucleato di un'altra pecora.
Dolly Sheep – Immagine: Divulgazione
Clonazione terapeutica: Utilizzate in medicina per creare tessuti sani o organi da trapiantare, utilizzando cellule staminali adulte o embrionali, anche se queste ultime generano dibattiti etici a causa della necessità di distruggere l'embrione per ottenerle.
L’ingegneria genetica è in continua evoluzione e può potenzialmente aiutare molte persone a lungo termine. Nonostante le questioni burocratiche e la necessità di ulteriori studi, i progressi recenti e futuri continueranno probabilmente ad avere un impatto positivo sulla salute e sul benessere umano.
Il post Ingegneria genetica: cos'è, esempi e a cosa serve è apparso per la prima volta su Olhar Digital.
