Una patata fatta con l'editing genetico

Dan Voytas è un genetista vegetale presso l'Università del Minnesota. Ma due giorni alla settimana smette di studiare i fondamenti dell'ingegneria del DNA e si dirige verso un'azienda vicina chiamata Cellectis Plant Sciences, dove li applica.

Piante di patate che crescono presso Cellectis, un'azienda di ingegneria genetica.

La sua ultima creazione, descritta in un diario vegetale questo mese, è una patata Ranger Russet che non accumula zuccheri dolci alle temperature tipiche delle celle frigorifere. Ciò lo farà durare più a lungo e quando è fritto non produrrà la stessa quantità di acrilammide, un sospetto cancerogeno.

La differenza della patata è che è stata allevata con l'aiuto dell'editing genetico, un nuovo tipo di tecnica per alterare il DNA che secondo gli scienziati delle piante sarà rivoluzionaria per la sua semplicità e potenza. La tecnologia potrebbe anche essere un modo per progettare piante che evitino lo stigma e le normative, normalmente associate agli organismi geneticamente modificati (OGM).

Nel caso del Ranger Russet, la tecnica di modifica genetica di Voytas, nota come TALEN, non ha lasciato tracce se non alcune lettere cancellate di DNA. La modifica ha disabilitato un singolo gene che trasforma il saccarosio in glucosio e fruttosio. Senza di essa, pensa Voytas, le patate possono essere conservate molto più a lungo senza perdita di qualità.

La patata è un prototipo di quella che secondo gli scienziati delle piante è una nuova generazione di piante geneticamente modificate in rapido arrivo. Con l'editing genetico, le piccole aziende pensano di poter sviluppare molto rapidamente nuove colture per una frazione del costo tipico, anche in specie finora per lo più non toccate dalla biotecnologia, come avocado, sorgo e fiori decorativi.

La maggior parte delle colture geneticamente modificate che sono state coltivate commercialmente finora incorporano i geni dei batteri per farle produrre insetticidi o resistere ai diserbanti. L'opposizione pubblica e i requisiti normativi rendono costoso lo sviluppo di queste piante transgeniche. Ecco perché quasi tutte le piante biotecnologiche sono colture redditizie e di grandi dimensioni come soia, mais e cotone e sono vendute solo da poche grandi aziende, come Monsanto e DuPont.

Ad agosto, il Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti disse a Cellectis che a differenza delle piante transgeniche, la sua patata non sarebbe regolamentata. Ciò significa che invece di essere coltivato in appezzamenti di prova recintati e generare cartelle su cartelle di dati sulla sicurezza, il Ranger Russet potrebbe andare rapidamente sul mercato. Due anni fa l'agenzia è giunta a una conclusione simile quando ha considerato una pianta di mais modificata dal DNA sviluppata da Dow AgroSciences, sebbene non sia ancora stata venduta.

Dan Voytas

Gli scienziati affermano che prodotti come la patata sono solo l'inizio per le tecniche di modifica genetica nelle piante. Le stesse tecnologie consentiranno un'ingegneria molto più sofisticata, inclusa la manipolazione della fotosintesi per far crescere le piante più velocemente e produrre più cibo. È un'opportunità enorme, un'opportunità insondabile, afferma Martin Spalding, ricercatore di piante presso la Iowa State University.

Per ora, le tecniche vengono utilizzate per modificare le piante in modi più modesti. La prima ondata di questa tecnologia sta rimuovendo solo alcune coppie di basi, dice Yinong Yang, professore di patologia vegetale alla Penn State University, riferendosi alle combinazioni di lettere del DNA - A, G, C e T - che compongono un genoma . Eliminando il gene giusto, come hanno fatto i ricercatori con la patata, è possibile conferire a una pianta alcune proprietà preziose.

Il passo successivo, dice Yang, sarà quello di cambiare le lettere del DNA dei geni vegetali, scambiando la versione di un gene di una pianta con quella di un altro noto per offrire, ad esempio, resistenza alle malattie. Yang dice che esiste una forma di riso resistente alla peronospora che differisce dalle specie commerciali solo per poche lettere di DNA. Potrei semplicemente cambiarlo in resistenza, dice. È come la terapia genica negli esseri umani. Dice che ora sta negoziando un contratto per produrre il riso geneticamente modificato.

Per quanto riguarda Voytas, questa non è la prima volta che ha deciso di modificare i geni delle piante. Dieci anni fa ha fondato una società chiamata Phytodyne basata su una tecnologia precedente, chiamata zinc finger nucleases, ma è fallita dopo che Dow AgroSciences ha pagato più di 50 milioni di dollari per i diritti esclusivi di utilizzare quel tipo di modifica genetica nelle piante.

Voytas ha collaborato con la società di biotecnologia francese Cellectis nel 2010 dopo che si è offerta di installarlo come capo scientifico di una nuova divisione di ingegneria degli impianti. Ma gli sforzi iniziali si sono incontrati in difficoltà quando un altro sistema di modifica genetica, le meganucleasi, si è rivelato difficile da lavorare ed è stato anche bloccato da controversie sui brevetti.

Alla fine, Voytas è tornata in laboratorio e ha inventato un nuovo modo di modificare i geni, utilizzando proteine ​​appositamente progettate chiamate TALEN. Quella tecnologia è stata utilizzata per produrre la patata di Cellectis, oltre a una soia con olio migliorato. Da allora, Voytas e Cellectis hanno anche lavorato con una tecnica più recente, chiamata CRISPR (vedi Chirurgia del genoma ).

Voytas dice che la patata ha impiegato solo circa un anno per essere creata. Se lo facessi tramite l'allevamento, ci vorrebbero dai cinque ai 10 anni, dice.

Complessivamente, afferma Luc Mathis, CEO di Cellectis Plant Sciences, lo sviluppo della patata è costato un decimo di quello che fa per creare e commercializzare una pianta transgenica, come il mais o la soia. Avremo ancora bisogno di generare alcuni dati, ma non sarà un processo enorme, afferma Mathis, che continua a incontrare le autorità di regolamentazione per determinare quali passaggi rimangono prima che la patata possa essere venduta.

Cellectis andrà avanti con la semina preliminare non appena il clima caldo arriverà in Minnesota. I primi raccolti determineranno se le patate avranno i vantaggi commerciali visti nei test in serra. Dobbiamo controllare che possiamo conservare la patata al freddo, dice Mathis. Una volta che abbiamo il proof of concept commerciale, possiamo discutere con gli agricoltori qual è il livello di interesse.

Kevin Folta, professore di scienze dell'orticoltura presso l'Università della Florida, afferma che circa 50 esperti, tra cui scienziati e avvocati, si sono incontrati in Arizona all'inizio di quest'anno per discutere dell'editing genetico e di come orchestrare l'approccio del settore alle autorità di regolamentazione negli Stati Uniti e all'estero. Chiunque lavori in qualsiasi tipo di ingegneria vegetale sta perseguendo vigorosamente queste tecnologie, specialmente con colture che hanno genomi complessi o che non puoi allevare facilmente, dice. Ci sono molte piante che hanno bisogno di soluzioni. Dice che l'editing genetico consentirà agli alberi di agrumi di essere modificati in modi che richiederebbero 150 anni con l'allevamento convenzionale.

Folta afferma che gli oppositori degli OGM non sono stati inclusi nella riunione di pianificazione. Invitare persone che vedono le cose in modo non scientifico ostruirebbe la discussione, dice. Non c'è nessuna tecnologia di cui sono felici.

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