L’agricoltura italiana è pronta per CRISPR?

vite

L’editing genomico sembra fatto apposta per l’agricoltura italiana. Perché è una tecnologia che consente di operare correzioni mirate al DNA delle piante, senza introdurre sequenze estranee e senza distruggere l’identità legale delle nostre varietà tipiche. La tecnica di editing più in voga, CRISPR, potrebbe consentirci, ad esempio, di potenziare la resistenza alle malattie delle piante e di evitare, al tempo stesso, i problemi burocratici e di percezione pubblica che hanno ostacolato l’adozione degli OGM. La posta in gioco è notevole, ma c’è anche un ritardo consistente da colmare. Ne abbiamo parlato con Michele Morgante, genetista dell’Università di Udine e presidente della Società Italiana di Genetica Agraria.

morganteLa nostra ricerca pubblica sta cogliendo le occasioni offerte dall’invenzione di CRISPR?

I gruppi che stanno usando la nuova tecnica su specie di interesse agrario in Italia si contano sulle dita di una mano, il totale aumenta includendo chi fa ricerca di base con la pianta modello Arabidopsis thaliana. Il problema principale da risolvere non sono le correzioni genetiche ma la rigenerazione. Seppure modificare i genomi non è mai stato così facile, bisogna pur sempre riuscire a rigenerare intere piante con l’embriogenesi somatica, a partire dalle singole cellule vegetali in cui è avvenuto l’editing.

I vecchi metodi di coltura in vitro non sono all’altezza dello strumento più avanzato di editing genomico?

Esattamente. Questo genere di problemi potrebbe essere affrontato con gli incroci. Se una varietà è facile da maneggiare, si modifica quella con l’editing, e poi si trasferisce il nuovo tratto nella varietà di interesse commerciale, incrociandole. Per esempio per ottenere una vite resistente all’oidio, si può cominciare lavorando con il Brachetto o il Sangiovese, e poi incrociarli con le altre varietà che sono più recalcitranti. Ma se si vuole sfruttare a pieno il potenziale dell’editing bisogna evitare gli incroci. Solo in questo modo si può preservare l’identità genetica di una varietà di interesse commerciale, senza perdere tempo e senza mescolare i suoi geni con quelli di altre varietà.

E’ un problema risolvibile?

Bisogna indurre il fenomeno della totipotenza, un po’ come il Nobel Shinya Yamanaka ha fatto con le cellule staminali pluripotenti indotte negli organismi animali. C’è un lavoro pubblicato recentemente su Plant Cell che fa ben sperare. Sovra-esprimendo  due fattori detti Baby boom e Wuschel,  i ricercatori di un’azienda privata sono riusciti a trasformare anche dei genotipi recalcitranti ma nelle piante monocotiledoni, non nelle dicotiledoni. Chiudere il cerchio può essere questione di tempo. Il bello è che con una così elevata frequenza di rigenerazione si può utilizzare il cosiddetto metodo biolistico, colpendo le cellule con particelle d’oro ricoperte con le due proteine citate e i componenti del sistema CRISPR (l’enzima Cas e l’RNA guida). In pratica le piante non incorporano alcun DNA estraneo.

Cosa si potrebbe fare per migliorare la vite?

Con l’editing si potrebbe lavorare bene sui caratteri qualitativi. La resistenza alle malattie come l’oidio si basa su una specie di sistema immunitario primitivo, in cui la pianta induce la necrosi nelle cellule infette. Ma è difficile da ottenere con l’editing, perché bisogna partire da un gene esistente e cambiarlo, quindi bisogna trovare il gene endogeno da editare senza importarlo da un’altra varietà. In alternativa si possono modificare i geni di suscettibilità, ad esempio è stata identificata una mutazione naturale di una proteina trans-membrana che sbarra la strada al fungo patogeno, ma non si sa che funzione abbia normalmente quel gene.  Ci lavorano alla Fondazione Edmund Mach, che ha raccolto l’eredità dell’Istituto agrario di San Michele all’Adige, e riuscirci sarebbe un passo avanti enorme dal punto di vista commerciale.

Nessun rischio da considerare?

Se quel gene avesse una funzione utile che non conosciamo, una volta mutato le viti potrebbero trovarsi in difficoltà in condizioni particolari. Se una cosa del genere si verifica in una pianta annuale, al limite si perde un solo raccolto. Ma un vigneto ha un orizzonte di 30-50 anni almeno, un arco di tempo lungo, durante il quale può presentarsi una situazione inattesa che può farci rimpiangere il gene che è stato editato. Se invece di intervenire sui meccanismi della suscettibilità si interviene sui geni per la resistenza, il peggio che può capitare è che la pianta torni a essere attaccata dal patogeno. Noi abbiamo isolato un gene per la resistenza alla peronospora e uno per la resistenza all’oidio, ma invece di fare l’editing bisognerebbe trasferirli con la cisgenesi.

In cosa consiste la cisgenesi?

Si tratta di un procedimento simile a quello usato per produrre gli organismi transgenici, ma il DNA che viene introdotto appartiene alla stessa specie che viene modificata, per questo si chiama cisgenesi e non transgenesi, e per questo la Società Italiana di Genetica Agraria auspica che le piante così ottenute non siano considerate OGM. In Australia hanno identificato altri geni di resistenza utili, quindi si potrebbe introdurre una resistenza multipla.

Cosa ne pensano i viticoltori? Sono interessati anche se l’Europa e l’Italia non hanno ancora deciso se considerare o meno questo genere di piante alla stregua degli OGM?

Sia i vivaisti che i produttori hanno espresso interesse per la cisgenesi e per l’editing genomico. Non si lasciano scoraggiare nemmeno dalla mancanza di regole certe. L’idea è: cominciamo a lavorarci subito e speriamo che, quando tra 5 anni avremo raggiunto il risultato, l’impasse regolatoria sarà stata superata.

Ci fa qualche altro esempio di applicazioni utili per l’agricoltura italiana?

Abbiamo un immenso patrimonio genetico, perciò CRISPR è potenzialmente utilissima come strumento di miglioramento genetico, soprattutto quando consente di evitare incroci complessi. Gli agrumi potrebbero trarne beneficio, perché ogni specie è un singolo genotipo risultato da incroci interspecifici. Questo significa che incrociando ancora un arancio, non si otterrebbe più un arancio. Ma anche per le olive ci sono possibilità interessanti, così come per tutte le altre specie che presentano un alto valore del genotipo e difficoltà negli incroci.

Siamo competitivi rispetto agli altri paesi?

I più forti in questo momento sono Stati Uniti, Gran Bretagna, Germania. Sarà interessante vedere come si muove la Francia. In passato ha avuto una politica ostile agli OGM, ma alla nascita della tecnologia CRISPR ha contribuito in modo determinante una ricercatrice francese, Emmanuelle Charpentier, perciò può entrare in gioco anche una spinta patriottica. L’Italia purtroppo sconta il ritardo accumulato negli ultimi 20 anni, la ricerca in campo agrario è stata molto penalizzata dalla campagna contro l’ingegneria genetica.

La geopolitica delle biotecnologie agrarie è destinata a cambiare molto con l’arrivo di CRISPR? 

È importante che i ricercatori continuino a scambiarsi informazioni e risorse fitogenetiche. Il Protocollo di Nagoya sull’accesso alle risorse genetiche e l’equa condivisione dei benefici potrebbe rappresentare un problema se fosse rigidamente applicato, in confronto al Trattato della Fao che ora regola gli scambi. Bisognerà mantenere la scienza aperta, aggiornando il quadro ai nuovi sviluppi, perché con l’editing i ricercatori non hanno più bisogno di avere fisicamente accesso ai semi conservati nelle banche del germoplasma, bastano le sequenze genomiche depositate nei database.  E questo è davvero un grande cambiamento.

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