Dall'ingegneria all'editing genetico

Insomma CRISPR è molto preciso, versatile, veloce ed economico. Inoltre con la “tradizionale” ingegneria genetica non si poteva inserire un gene dove si voleva, e ci volevano diversi tentativi perché l’operazione riuscisse. E nella cellula rimaneva un pezzo del DNA del batterio che effettuava il trasferimento. Anche così però era un grande progresso, perché una pianta poteva essere immunizzata senza dover mescolare l’intero genoma con quello di un’altra che avesse già l’immunità. Ed era anche una tecnica sicura, perché in più di 30 anni non ci sono mai stati problemi per la salute dei consumatori o per l’ambiente.

Oltre a inventare CRISPR gli scienziati hanno anche imparato a manipolare l’intero genoma. E anche qui i progressi sono stati straordinari. Il centro di ricerca di Craig Venter ha sequenziato per primo nel 1999 l’intero genoma umano costituito da tre miliardi di coppie di basi (che corrispondono ad un miliardo di caratteri del nostro alfabeto). Il lavoro ha richiesto nove mesi. Negli anni seguenti, partendo dal codice binario registrato nella memoria di un computer, Venter ha sintetizzato il DNA di un virus e poi di un’intera cellula batterica e lo ha sostituito a quello di un’altro batterio. In pratica questo e altri centri di ricerca oggi sono in grado di manipolare in molti modi il genoma: leggerlo, sintetizzarlo e modificarlo con le tecniche di editing. E i progressi sono continui, tanto che adesso la lettura dell’intero genoma umano viene fatta in automatico da una macchina al costo di poche centinaia di dollari. Sono stati costruiti anche dei modelli matematici che descrivono in ogni dettaglio un’intera cellula batterica e la funzione di ognuno dei suoi geni, nonché le interazione di ogni molecola o di ogni proteina con tutte le altre. Sono modelli molto complessi e che richiedono un’enorme capacità di calcolo, ma che permettono di studiare e capire sempre meglio i meccanismi di azione di virus e batteri, e anche delle cellule con nucleo che sono centinaia di volte più grandi. (2)

Sono molte le cose che si possono fare con queste tecniche rivoluzionarie. Da molto tempo viene prodotta l’insulina per i diabetici, ma anche altre molecole per curare diverse malattie come per esempio l’emofilia. In agricoltura l’ingegneria genetica viene usata da oltre trent’anni per incrementare i raccolti e per rendere le piante resistenti alla siccità e ai parassiti. Anche i geni animali sono stati modificati per incrementare la produzione, creare modelli di malattie umane, o per produrre latte “umanizzato” che evita ai lattanti il rischio di contrarre il diabete di tipo 1.

E sono ancora di più le cose che si potranno fare in futuro, come curare alcune malattie genetiche, a partire dall’AIDS e dall’anemia falciforme. Gli scienziati sono già al lavoro anche per trovare degli strumenti migliori contro le infezioni.

Gli antibiotici hanno salvato la vita a centinaia di milioni di persone e hanno reso molto meno precaria la nostra esistenza. Fino alla Seconda guerra mondiale poteva bastare una piccola ferita per uccidere in pochi giorni una persona giovane e in salute. Oggi però incontrano sempre maggiori difficoltà. Infatti col tempo i patogeni sono diventati sempre più resistenti, e questo significa che bisogna somministrare delle dosi sempre maggiori di antibiotici. E poiché essi hanno spettri di azione molto ampi, uccidono anche molti batteri utili. Inoltre vengono usati in grande quantità anche negli allevamenti, da dove poi finiscono nel nostro piatto. Infine sempre più spesso la resistenza arriva al punto che l’infezione diventa incurabile. Un esempio è la tubercolosi. Grazie agli antibiotici questa malattia l’avevamo quasi dimenticata, ma negli ultimi anni sono comparsi dei ceppi resistenti, e ogni tanto c’è qualcuno che muore per questo. E purtroppo è sempre più difficile trovare degli antibiotici più efficaci.

Adesso però gli scienziati stanno lavorando ad una soluzione più avanzata: i batteriofagi o fagi. Questi virus sono i nemici naturali dei batteri, sono molto specifici e provocano quindi pochi danni collaterali. E per ogni batterio si possono sempre trovare in natura dei virus che li attaccano (ci sono 5.000 miliardi di miliardi di specie batteriche, mentre i virus sono venti volte più numerosi). È pur vero che anche i batteri hanno le loro armi di difesa (come CRISPR), ma oggi le cellule batteriche possono essere studiate per individuarne i punti deboli, mentre i fagi se necessario possono essere modificati per superare qualsiasi forma di resistenza.

A questo punto il problema non sono le difficoltà tecniche, ma l’opposizione all’ingegneria genetica. Una vera e propria guerra che oggi potrebbe prendere di mira anche questi nuovi strumenti molto più avanzati. Un’opposizione che solleva delle obiezioni di natura etica, ma che fa emergere anche un problema verità.

Siamo tutti esposti ad un continuo bombardamento mediatico, e ogni giorno siamo costretti ad ascoltare affermazioni sui più disparati argomenti, spesso in contrasto l’una con l’altra. E poi c’è internet, che mette tutti sullo stesso piano. Anche chi sa e chi non sa. Anche chi dice cose vere e chi cerca di ingannare il prossimo. E chi sa di raccontare cose false le urla più forte per farle sembrare vere. Tanto che sui social media le assurdità sembrano spesso avere la meglio sul buon senso. Quindi il problema è: come facciamo a distinguere le affermazioni vere da quelle false?

La scienza, che tanto ha migliorato le nostre condizioni di vita, è basata su solidi criteri di verità. Cioè sulla razionalità, sul confronto con i dati oggettivi e sull’onere della prova. Ma anche sulla competenza riconosciuta invece che sulla prevaricazione. E tutti dovremmo essere dotati di questi stessi criteri di giudizio perché essi sono indispensabili anche nella vita di tutti i giorni. Per esempio per giudicare i fatti della politica. Spesso le argomentazioni contro gli ogm sono in contrasto con i fatti accertati. In particolare le affermazioni sui presunti rischi o danni sono false, perché in oltre trent’anni di consumo in tutto il mondo non sono mai stati registrati danni di qualsiasi tipo né per la salute né per l’ambiente.

In realtà di danni all’ambiente ce ne sono, ma sono proprio dovuti alla difficoltà o all’impossibilità (in Italia) di usare l’ingegneria genetica per rendere le piante resistenti ai parassiti. Cosa che costringe i contadini a spargere nei campi grandi quantità di pesticidi, che uccidono anche gli altri insetti. Basti un esempio: per coltivare le uve con cui si fanno i vini più pregiati ci vogliono anche una quarantina di trattamenti, quasi tutti evitabili. In questo caso, trattandosi di vini pregiati, il costo può ancora essere sopportato. Ma fino a quando? E poi ci sono le varietà di frutta e verdura che vengono a poco a poco abbandonate, sostituite da prodotti d’importazione meno controllabili.

Per quanto riguarda i problemi etici, essi riguardano prima di tutto la manipolazione del genoma umano. Ma in questo campo gli scienziati e i governi si stanno muovendo con grande prudenza e si sono dati da tempo delle regole. D’altra parte, sempre per motivi etici, non si può fermare la ricerca per trovare delle cure efficaci per diverse gravi malattie genetiche. Ugualmente importante è l’obiettivo di combattere gli insetti vettori di gravi malattie come la malaria. Ma anche qui modificare il DNA delle zanzare in modo che non possano più riprodursi, e poi rilasciarle nell’ambiente, può comportare dei rischi inediti che bisogna saper valutare in anticipo. Per cui la parola d’ordine è: andare avanti, ma con prudenza.

Il problema del rapporto rischi – benefici connesso con le nuove tecnologie è presente fin dall’inizio dell’era industriale. Quando viene fatta una scoperta o compare una nuova tecnologia, di solito non si conoscono ancora tutti i suoi possibili usi, che sono quindi sottovalutati; al contrario rischi e inconvenienti, data la paura che abbiamo dell’ignoto, vengono sopravvalutati. Così, quando furono scoperte le onde radio, nessuno riusciva ad immaginare a cosa potessero servire. E quando in Inghilterra comparvero i primi treni, nonostante l’evidente utilità di un mezzo di trasporto più efficiente, gli intellettuali romantici storcevano il naso: ma è davvero necessario che vadano più veloci delle carrozze? E poi quel fumo puzzolente e quel frastuono spaventano le mucche che così non faranno più il latte.

Però se oggi tracciamo un bilancio, ci accorgiamo che i vantaggi sono stati molto superiori agli svantaggi. L’economia moderna, con tutte le sue tecnologie, ha aumentato di dieci volte la disponibilità di beni e servizi pro capite e ha triplicato la lunghezza media della vita. Inoltre con l’arretramento della povertà sono diminuite anche le disparità sociali. In compenso sotto diversi aspetti sono aumentati i danni all’ambiente. Ma alla fine del percorso c’è l’unica società sostenibile anche sul piano ambientale. Infatti tutti i paesi più sviluppati sono oggi da ogni punto di vista più sostenibili di quello che erano 25 o 50 anni fa.

Per quanto riguarda gli aspetti negativi, non c’è quasi nulla che non possa avere degli usi impropri, dannosi o addirittura criminali. Per esempio, i cuscini possono essere considerati un’arma? A prima vista no. Eppure a volte sono stati usati per soffocare una persona. Allora cosa facciamo? Obblighiamo tutti quelli che possiedono un cuscino a prendere il porto d’armi? Creiamo un registro, e tutta una nuova burocrazia, a cui dichiarare i cuscini posseduti, acquistati e buttati nel pattume? Quello degli usi impropri è quindi un problema generale. Che non si risolve proibendo le nuove tecnologie, ma imparando a contenere i rischi per non dover rinunciare ai benefici.

Possiamo fare anche un esempio più significativo. Nella seconda metà dell’Ottocento Pasteur ha scoperto che le epidemie sono dovute a microorganismi patogeni. Così si sono potute adottare delle efficaci misure igieniche, che vanno dalle fognature all’abitudine di lavarsi le mani. Inoltre sono stati inventati i vaccini e in seguito gli antibiotici. E queste misure igieniche e sanitarie hanno raddoppiato da allora la durata della vita. Ma quali sono state le conseguenze negative? Le armi biologiche.

L’antrace è un batterio che quando si moltiplica assume la forma di un bastoncino (bacillus). Ma se l’ambiente diventa secco, forma delle spore che possono sopravvivere per anni. Poi, quando le condizioni tornano favorevoli, riprende a moltiplicarsi. Se le spore vengono respirate, la mortalità è del 100%. Per questo fin dalla fine dell’Ottocento ci sono stati dei militari che hanno pensato di usare l’antrace come un’arma (vedi su questo argomento l’articolo di LeScienze del mese di giugno 2017).

L’antrace è stato prodotto in Russia fin dal 1928, e in America negli anni ‘50. Però quest’arma biologica non è mai stata usata, nemmeno durante la Seconda guerra mondiale. Inoltre lo stesso Pasteur aveva creato il primo vaccino efficace, e grazie alle misure di prevenzione l’antrace è stato sradicato da vaste zone del mondo, dove era endemico e faceva continue vittime tra gli animali da pascolo e gli esseri umani. Quindi, almeno finora, le scoperte di Pasteur e di tanti altri scienziati come lui hanno prodotto immensi benefici per l’umanità e nessuna conseguenza negativa.

Ma cosa dobbiamo aspettarci per il futuro? Le tecniche di manipolazione genetica sviluppate in questi anni, da una parte potrebbero essere usate per rendere ancora più micidiali le armi biologiche; dall’altra però la conoscenza sempre più completa e approfondita del funzionamento di un batterio è una garanzia, perché ci dà la possibilità di difenderci sempre meglio, inventando cure e vaccini sempre migliori. Certo, una volta le armi biologiche non c’erano, e c’era quindi una preoccupazione in meno. Ma cosa avremmo preferito, non avere antibiotici e vaccini e nemmeno fognature, gabinetti, pulizia delle strade e tante altre misure igieniche preventive?

Anche per quanto riguarda le piante geneticamente modificate ci sono solo dei benefici. Adesso questa tecnologia è diventata ancora più potente e precisa. Inoltre è sempre più difficile individuare il confine tra naturale e artificiale. Per esempio da decenni i batteri responsabili della fermentazione di molti cibi (yogurt, formaggi, birra ecc.) venivano esposti ai virus che li potevano infettare: e ci può volere molto tempo per individuare un nuovo ceppo immune.

Adesso si può rendere un batterio immune inserendovi una breve sequenza del DNA virale. Il risultato è sempre lo stesso e lo si può ottenere in pochi giorni, ma non c’è modo di stabilire con quale procedura è stato raggiunto.

Oppure, se lo scopo è quello di inattivare un gene, lo si può tagliare a metà con la tecnica CRISPR. A questo punto la cellula si attiva per riparare la lesione, ma così facendo spesso commette degli errori che rendono il gene non funzionante. Bisogna quindi riprovare alcune volte finché non si ottiene il risultato desiderato. Dato che è la cellula stessa a rendere il gene non funzionante, questa è un’operazione naturale o artificiale? Oltretutto, se noi proibissimo questa operazione perché artificiale, altri paesi potrebbero venderci dei prodotti modificati senza che ce ne possiamo accorgere, perché di questo intervento non rimane alcuna traccia.

Ma è davvero così importante stabilire se un certo risultato è stato ottenuto in un modo o in un altro? Quello che conta non dovrebbe essere il risultato stesso? E questo discorso vale per tutte le altre modificazioni genetiche che rendono le piante resistenti ai parassiti o più interessanti per la coltivazione. Anche di queste operazioni adesso non rimane alcuna prova. E si tratta sempre di modifiche che almeno in teoria potrebbero anche presentarsi spontaneamente.

Oltre alla paura dell’ignoto e alla nostalgia per un passato spesso idealizzato nonostante le terribili condizioni di vita, a motivare questa opposizione irrazionale c’è la condanna per partito preso della società moderna. Invece la società in cui viviamo è l’unica in grado di sconfiggere la povertà, la vera fonte di ogni ingiustizia. La società moderna, con tutte le sue tecnologie, ha già eliminato dovunque la povertà assoluta di tutte le altre epoche, ed è quindi l’unica che può sconfiggere la povertà che ancora rimane. Inoltre, una volta superata la fase di crescita che porta dalla povertà al benessere, essa è anche l’unica sostenibile sul piano ambientale.

Per questo c’è ancora bisogno dell’innovazione tecnologica, che non è il nemico da combattere, ma lo strumento più potente di cui disponiamo per affrontare i problemi di oggi, che sono quelli dello sviluppo e della sostenibilità.

1- E L’UOMO CREO’ L’UOMO

CRISPR e la rivoluzione dell’editing genomico

di Anna Meldolesi

Bollati Boringhieri editore – Torino 2017

2 - IL DISEGNO DELLA VITA

Dalla mappa del genoma alla biologia digitale

di J. Craig Venter

Saggi Rizzoli – Rcs Libri – Milano 2014