Alla parola Biotecnologie molti di noi (forse i più vicini agli ‘anta’) volano ancora con la mente al Jurassic Park di Steven Spielberg. Nel celebre film, che fece scalpore nei primi anni ’90, un laboratorio all’avanguardia finanziato da un plurimilionario riuscì a riportare in vita i dinosauri.

Gli scienziati del film estrassero il DNA di dinosauro dal sangue di una zanzara del Giurassico rimasta intrappolata nella resina fossile ambra. Tuttavia, dopo circa 150 milioni di anni il DNA di dinosauro risultò danneggiato. Per ovviare il problema, il team di ricercatori incaricato utilizzò il DNA di rospo per ‘aggiustare’ le porzioni del DNA del rettile preistorico.

Biotecnologie : dalla fantascienza alla scienza

Smanie di riportare in vita esseri estinti a parte, le biotecnologie (dal greco: bìos = vita, téchne = tecnica, e lògos = studio) rappresentano un settore della biologia che adopera esseri viventi allo scopo di ottenere beni o servizi utili al soddisfacimento dei bisogni della società. Più semplicemente, le biotecnologie utilizzano i processi cellulari e biomolecolari degli esseri viventi. Lo scopo consiste nello lo sviluppo di tecnologie e prodotti atti a migliorare la qualità della vita e la salute del pianeta.

Le biotecnologie sono considerate come una branca della biologia piuttosto recente. È vero però che l’uomo utilizza i processi vitali dei microorganismi da più di 6000 anni. Pane, latticini e bevande alcoliche devono la loro nascita alle biotecnologie.

Taglia e cuci il DNA!

Lo strumento principale di cui si avvalgono le biotecnologie moderne è l’ingegneria genetica. Questa disciplina studia come manipolare il DNA, o acido desossiribonucleo. Il DNA è la molecola contenente i geni, ovvero le istruzioni per ‘fabbricare’ ogni singolo, nuovo individuo.

Nei laboratori biotecnologici il DNA può essere facilmente manipolato per costruire nuovi geni, eliminarli o, addirittura, creare interi organismi chimera (transgenici), contenenti geni provenienti da organismi diversi. Le biotecnologie utilizzano organismi geneticamente modificati. Microrganismi come Escherichia coli o altri batteri possono essere utilizzati per la sintesi di farmaci come insulina o antibiotici.

Le biotecnologie oggi

Giunti ai nostri anni ’20, scopriamo che il mondo delle biotecnologie è suddiviso in diversi settori, per l’esattezza in diversi ’colori’. Tra i colori principali troviamo:

Red biotechnologies o biotecnologie mediche, farmaceutiche e veterinarie

È il settore delle biotecnologie che si occupa della produzione di farmaci e vaccini, delle terapie cellulari, dello sviluppo di nuove tecniche di analisi e diagnosi delle malattie da applicarsi all’uomo e agli animali.

Innovazioni biomediche

È importante ricordare che in ambito biomedico e farmaceutico, le innovazioni biotecnologiche salvano vite ma salvano anche denaro. In altre parole, ogni riduzione della degenza ospedaliera, ogni intervento chirurgico evitato, ogni immunizzazione può aiutare nel ridurre i costi della sanità. I recenti passi in avanti delle biotecnologie mediche e farmaceutiche, hanno sviluppato nuovi farmaci per pazienti con malattie croniche, metaboliche, neurodegenerative, reumatiche e tumorali.

Le applicazioni dell’ingegneria genetica hanno permesso, ad esempio, la realizzazione di procedure di diagnosi prenatale su embrioni per la rivelazione di eventuali malattie genetiche e l’impiego di metodologie come la terapia genica e l’editing genomico per la ‘correzione’ di geni non funzionali all’interno delle cellule di pazienti affetti da patologie invalidanti o molto severe.

Ultime tendenze

Tralasciando i passi da gigante in ambito biomedico in seguito alla realizzazione dei ben noti vaccini a RNA messaggero, le Red biotechnologies hanno lasciato in disparte il classico impiego di colture cellulari, per focalizzarsi sullo sviluppo di modelli cellulari tridimensionali (3D in vitro models). Strategie di bio-fabbricazione e di stampa 3D sono state applicate per ingegnerizzare cellule e tessuti. Tutto ciò al fine di sviluppare modelli cellulari 3D, imitando la struttura e la funzione del tessuto umano o animale originale, attraverso la precisa deposizione e assemblaggio di materiali e cellule. Questo tipo di approccio può essere utilizzato per la sostituzione di tessuti danneggiati e la costruzione di modelli di organi nell’ambito della medicina rigenerativa.

Green biotechnologies, o biotecnologie agrarie e vegetali

È il settore delle biotecnologie che si occupa dei processi agricoli. Da diversi anni al centro di dibattito sono le biotecnologie atte alla produzione di organismi transgenici, noti a tutti come OGM (organismi geneticamente modificati). Le Green biotechnologies si dedicano alla produzione di antiossidanti, bioreattori, bioinsetticidi e alla realizzazione di nuove tecniche di coltivazione.

Molti OGM vengono utilizzati in agricoltura. Esistono, ad esempio, batteri azoto-fissatori che, introdotti nel suolo, ne migliorano le caratteristiche, altresì batteri che proteggono le piante dal gelo o bacilli che fungono da insetticidi naturali. Per di più, è possibile realizzare piante OGM, ad esempio specie transgeniche più tolleranti allo stress idrico o salino, a erbicidi, o piante più resistenti a batteri e virus. Grazie alle Green biotechnologies sono state ottenute varietà vegetali con più elevato potere calorico e minori richieste di sostanze nutritive quindi utilizzabili anche in aree marginali.

Yellow biotechnologies o biotecnologie alimentari

Rappresenta il settore biotecnologico che si occupa di studiare l’alimentazione e la composizione dei cibi. Il fine ultimo è quello di produrre alimenti ad alto valore nutrizionale oppure cibi senza glutine, senza lattosio o con un basso contenuto di grassi saturi.

Spesso le Yellow biotechnologies e le Green biotechnologies vengono considerate parte di uno stesso settore e identificate come biotecnologie agroalimentari.

Ultime tendenze

Da un punto di vista ambientale ed ecologico, negli ultimi anni organismi come le alghe hanno fatto molto parlare di sé. Le alghe sono in grado di sopravvivere in quasi tutte le condizioni ambientali e alcune di loro offrono un’alternativa molto interessante per la produzione di nutraceutici. Alcuni tipi di alghe, come le microalghe, sono state valutate come una risorsa promettente per la produzione di biodiesel benché, a causa degli elevati costi energetici legati alla coltivazione e alla raccolta, la produzione di biocarburanti algali non sia ancora commercialmente redditizia. Per questo motivo le bio-raffinerie di microalghe sono state prese in considerazione anche per la produzione di enzimi, proteine, oli omega-3, pigmenti e vitamine per compensare i costi di produzione dei biocarburanti.

White biotechnologies o biotecnologie industriali

Riallacciandosi al discorso delle alghe e dei biocarburanti, le White biotechnologies si occupano dei processi di interesse industriale. Oltre all’utilizzo di microrganismi a fini industriali, grazie all’impiego di enzimi in grado di accelerare le reazioni chimiche, sono stati messi a punto processi produttivi richiedenti un minore consumo di acqua ed energia e, di conseguenza, molto più efficienti e sicuri. Altre applicazioni riguardano la produzione di bio-plastiche o di fonti energetiche rinnovabili (come etanolo e idrogeno).

Presente e futuro biotech

Per i più appassionati, la rete è ricca di webinar, corsi ed eventi in ambito biotech. Basta, ad esempio, digitare https://assobiotec.federchimica.it per collegarsi al sito dell’associazione nazionale per lo sviluppo delle biotecnologie. Da qui è possibile esplorare l’affascinante mondo delle manipolazioni del DNA e rimanere aggiornati sulle nuove applicazioni biotecnologiche.

Dopo questa carrellata di nozioni, la domanda decisiva: riusciremo mai a ricreare i dinosauri? A voi lettori la risposta!