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Gli agricoltori cercano di implementare un potente gene drive
Una tecnologia temuta per il suo potenziale come arma biologica sta attirando l'interesse degli agricoltori come un modo per controllare i parassiti. 12 dicembre 2017
Per gentile concessione di Omar Akbari
Da quando è apparsa per la prima volta nel nord della California nel 2008, la drosophila dalle ali maculate, un tipo di mosca della frutta originaria dell'Asia, è diventata la rovina degli allevamenti di ciliegie dello stato a causa dell'ovopositore affilato sulla coda.
Invece di deporre le uova nelle bacche in decomposizione, come fanno le mosche domestiche, la specie invasiva perfora i frutti che stanno ancora maturando, rovinandoli. I costi per l'agricoltura statunitense: circa 700 milioni di dollari all'anno.
I coltivatori di ciliegie della California pensano di poter avere un modo per sbarazzarsi delle mosche a buon mercato. Per farlo, contano su una tecnologia sviluppata dai genetisti: un gene drive in grado di diffondere le alterazioni del DNA tra le mosche selvatiche, potenzialmente uccidendole.
La tecnologia del gene-drive è tra le invenzioni più dibattute e temute della biologia moderna. Gli oppositori la chiamano una bomba atomica genetica e vogliono che sia bandita. Altri vedono la possibilità di interventi di salute pubblica senza precedenti, come l'eradicazione delle zanzare che diffondono la malaria.
Ora, per la prima volta, gli usi commerciali sono sul tavolo. Con il finanziamento del California Cherry Board, gli scienziati dell'Università della California, Riverside, hanno installato un gene drive nel parassita invasivo, la prima volta che la tecnologia è stata stabilita in una specie commercialmente importante.
La larva di una mosca della frutta si illumina di rosso. La marcatura fluorescente segnala che ha ereditato un gene drive, o un elemento genetico egoistico, dalla madre. PER CORTESIA DI OMAR AKBARI
Oltre a questo sforzo, che rimane confinato al laboratorio, anche due società spin-out dell'Università della California, a San Diego, stanno perseguendo l'uso commerciale di gene drive. Uno, Agragene, intende anche alterare piante e insetti. La sua consociata, Sinbale , vuole sfruttare la tecnologia come un modo rapido per progettare topi da laboratorio e possibilmente cani da compagnia.
Si tratta di avere i geni sotto controllo preciso in qualunque organismo si stia modificando, afferma David Webb, CEO ad interim di entrambe le società spin-out della UCSD, nessuna delle quali ha raccolto capitali.
Un gene drive funziona attraverso un cosiddetto gene egoista che è in grado di replicarsi e di essere ereditato dalla maggior parte della prole di un animale anziché solo dalla metà, come al solito. L'effetto è chiamato eredità supermendeliana .
Il problema è che la modifica degli animali selvatici solleva complesse questioni etiche e normative. Alcuni scienziati temere che le unità genetiche possano impazzire —diciamo, se gli animali da laboratorio scappano e diffondono cambiamenti in natura. Il Broad Institute del MIT e di Harvard ha persino aggiunto le unità genetiche a un elenco di usi della tecnologia di editing genetico che le aziende non dovrebbero perseguire.
Inoltre, qualsiasi uso di una tecnologia così potente sarà altamente regolamentato. Tali ostacoli spiegano perché la maggior parte dei finanziamenti generati dal gene-drive provenga da filantropie o militari. La Gates Foundation ha impegnato più di 75 milioni di dollari per progettare zanzare della malaria autodistruttive, che ritiene possano essere necessarie per spazzare via quella malattia in Africa. Quest'anno l'agenzia di ricerca militare statunitense DARPA ha iniziato a spendere un importo simile per lo sviluppo antidoti alle pulsioni genetiche , dovrebbero essere usati come armi.
Il California Cherry Board, che rappresenta i coltivatori, vuole solo sbarazzarsi delle mosche. Quando i parassiti sono arrivati un decennio fa, i frutteti hanno iniziato a spruzzare insetticidi chiamati piretroidi, con nomi commerciali come Mustang Maxx e Warrior.
Omar Akbari. Per gentile concessione di Omar Akbari
Questa è fondamentalmente la sostanza chimica più forte che ci sia, dice Nick Matteis, un dirigente dell'organizzazione dei coltivatori. Gli spray uccidono le mosche e praticamente anche ogni altro insetto, comprese le api. Se non dovevi spruzzare, è un grosso problema, dice.
Per i coltivatori di ciliegie, un gene drive sembra uno strumento di precisione che potrebbe eliminare una specie tra migliaia. Nel 2013, l'organizzazione ha iniziato a finanziare lo sviluppo della tecnologia, spendendo circa $ 100.000 all'anno, o circa un terzo del suo budget di ricerca, per far installare al professore di Riverside Omar Akbari un gene drive nel genoma di quella mosca.
Sono molti soldi dal loro punto di vista, ma dal nostro punto di vista bastano solo per pagare uno stipendio e alcuni esperimenti, afferma Akbari, un esperto di genetica degli insetti e uno dei partecipanti al programma DARPA.
Anche così, a luglio Akbari ha avuto successo con il gene drive. La sua tecnologia, chiamata Medea in onore della maga greca che ha ucciso i suoi figli, si è diffusa al 100% delle mosche negli esperimenti in gabbie di laboratorio, dice.
Il passo successivo è determinare quale carico genetico attribuire al gene egoista. Le mosche femmine sopravvivono all'inverno perché i loro corpi producono crioprotettori. L'aggiunta di un gene per bloccare quelle sostanze chimiche potrebbe causare il congelamento delle mosche. Un'altra possibilità è alterare geneticamente l'ovopositore degli insetti in modo che cambino il loro comportamento.
Se ti sbarazzassi di quel coltello o lo smussavi, invece di pugnalare le ciliegie in maturazione, deponevano le uova nella frutta in decomposizione, come le mosche normali, dice Akbari. Le mosche esisterebbero ancora, ma non sarebbero più parassiti delle colture.
Le persone temono che le unità genetiche saranno inarrestabili una volta rilasciate. In effetti, gli scienziati hanno un'ampia varietà di trucchi per tenerli sotto controllo. Nel caso di Akbari, il suo sistema Medea richiede un gran numero di insetti per l'inizio della reazione a catena, almeno migliaia. Ciò significa che è improbabile che alcune mosche che fanno l'autostop da qualche altra parte in una scatola di ciliegie diffondano accidentalmente il disco.
Il California Cherry Board afferma di essere ora pronto a finanziare studi di laboratorio su larga scala. Per pagarli e alla fine chiedere l'approvazione per implementare un gene drive, il gruppo di agricoltori ha in programma di raccogliere fondi da altri frutticoltori per finanziare una società di pubblica utilità. La società avrebbe, come parte del suo statuto, l'obbligo di mantenere i suoi piani tecnici e le sue finanze allo scoperto.
Creeremo un'entità che è fondamentalmente nel business della fiducia, afferma Tom Turpen, un consulente che sta consigliando gli agricoltori nella loro formazione della nuova società. Altrimenti, dice, gli oppositori degli OGM probabilmente istigherebbero un dibattito pubblico paralizzante.
Matteis, il dirigente del Cherry Board, stima che potrebbero volerci cinque anni prima che un gene drive sia approvato e pronto per essere implementato. È fiducioso che per allora il pubblico sosterrà il piano. 'Qualsiasi insetto considerato lontanamente benefico per l'ambiente, sarebbe molto più difficile', dice. «Ma questo insetto è un arrivo recente. Ci sarebbe meno preoccupazione di interrompere il cerchio della vita.'