Gene ABC

1981 - Prima modifica genetica di un animale (topo)

Nel 1981gli Americani Richard Palmiter e Ralph Brinster inventarono un metodo (microiniezione) per modificare geneticamente gli animali: le cellule uovo fecondate dell’animale vengono messe su una piastrina. Sotto al microscopio, con l’aiuto di un ago di vetro molto fine, si pratica un piccolo foro nella cellula uovo e vi si iniettano molte copie del gene estraneo. Gli ovuli vengono poi trasferiti nell’utero della madre, che porta a compimento la gravidanza. Il gene estraneo si insedia stabilmente nel DNA del 10-20% degli ovuli. I piccoli hanno il gene estraneo in tutte le loro cellule del corpo e quindi anche in quelle sessuali. Così trasmettono le proprietà acquisite anche alle prossime generazioni. Con questo metodo Palmiter e Brinster trasferirono nei topi il gene di ratto per l’ormone della crescita. I topi geneticamente modificati (transgenici) crebbero molto rapidamente e raggiunsero dimensioni pari al doppio dei topi normali.

1982 - Autorizzazione della prima medicina prodotta con l’ingegneria genetica (insulina umana)

Nel 1982 l’agenzia americana responsabile dell’autorizzazione dei farmaci (FDA) autorizzò la vendita del primo farmaco geneticamente modificato. Si trattava di insulina umana. L’insulina è un ormone prodotto in determinate cellule del pancreas di ogni persona sana. Questo ormone evita che il sangue contenga troppo zucchero. Vi sono delle persone che producono troppa poca insulina e hanno quindi troppo zucchero nel sangue. La loro malattia è chiamata diabete. Le persone gravemente malate di diabete devono iniettarsi ogni giorno l’insulina per vivere sani. Prima l’insulina veniva estratta dal pancreas di bovini o suini. Dagli anni ottanta viene prodotta in maggioranza con l’ingegneria genetica. L’impresa biotecnologica americana "Genentech" è stata la prima a produrla trasferendo il gene dell’insulina umana sul batterio Escherichia coli.

[Translate to Italienisch:] 1983-Entwicklung der Polymerase-Kettenreaktion

[Translate to Italienisch:]

Kary B. Mullis (USA) entwickelt eine Methode, mit der ein bestimmter kurzer DNS-Abschnitt auf einer mehrere hunderttausend Bausteine langen DNS aufgespürt und millionenfach vervielfältigt werden kann. Wie diese so genannte Polymerase-Kettenreaktion (PCR) funktioniert, kannst du im Kapitel "Gentechnik" unter "Methoden" nachschauen.

1983 - Prima modifica genetica di una pianta (tabacco)

Nel 1983 l’Americana Mary-Dell Chilton e i due Belgi Jeff Schell e Marc van Montagu riuscirono a modificare geneticamente una pianta di tabacco. Per il trasferimento del gene utilizzarono il batterio Agrobacterium tumefaciens. Questo batterio possiede un anello di geni (plasmide) di cui inserisce un determinato frammento di DNA (T-DNA) nelle cellule ferite delle piante con cui entra in contatto. Gli ingegneri genetici sfruttarono questa proprietà: tagliarono una parte del T-DNA dal plasmide e aggiunsero il gene estraneo. A contatto con le cellule del tabacco, il batterio vi introdusse il gene estraneo. Dalle cellule del tabacco così modificate si svilupparono intere piante che contenevano il nuovo gene in tutte le cellule e producevano la relativa proteina. Come nel caso del topo transgenico (vedi 1981), il gene è stato poi trasmesso ai discendenti.

1984 - Scoperta del “fingerprint genetico”

L’americano Alec Jeffreys scoprì nel 1984 il "fingerprint genetico". Questo metodo viene utilizzato per esempio nella criminologia: quando sul luogo di un delitto si scoprono tracce di sangue, capelli, pelle, saliva o sperma (stupro), se ne può ottenere il DNA e produrre così un "fingerprint genetico". Se questa impronta genetica corrisponde a quella della persona sospetta, si riesce a far luce sul delitto. Il "fingerprint genetico" serve anche ad accertare paternità contestate.

1985 - Autorizzazione del primo vaccino prodotto con l’ingegneria genetica (contro i virus dell’epatite B)

Sulla superficie degli agenti patogeni sono presenti delle proteine contro le quali il sistema immunitario della persona infetta produce degli anticorpi. Con l’aiuto dell’ingegneria genetica è possibile trasferire i relativi geni sui batteri o cellule superiori, in modo da indurli a produrre le proteine di superficie. Queste proteine possono essere poi impiegate come vaccini. Il sistema immunitario della persona vaccinata produce anticorpi contro queste parti innocue dell’agente. Se la persona vaccinata viene poi infetta dall’agente patogeno, il suo sistema immunitario è già pronto a combattere la malattia. Il primo vaccino biotecnologico autorizzato alla vendita protegge dai virus dell’epatite B e quindi dall’itterizia, che in casi gravi può provocare cirrosi epatica e tumore al fegato.

1986 - Primo esperimento in pieno campo con piante geneticamente modificate

Prima di poter condurre un esperimento in pieno campo con piante transgeniche, occorrono anni di analisi approfondite in laboratorio e in serra. Se una pianta supera tutti questi test, si può procedere all’esperimento in pieno campo, prima in piccole parcelle e poi su terreni più vasti. Solo qui si può infatti dimostrare se la proprietà inserita nella pianta, come per esempio resistenza ai funghi, regge alle complesse condizioni della natura. Nel 1986 sono iniziati negli Usa i primi esperimenti in pieno campo con piante transgeniche resistenti a insetti, batteri e virus. Nel frattempo sono stati condotti in tutto il mondo oltre 25000 esperimenti in pieno campo con piante transgeniche.

1990 - Viene sperimentata la prima terapia genetica (SCID)

Nel settembre 1990 un gruppo di medici americani sotto la direzione di French Anderson condusse il primo esperimento di terapia genetica su una bambina di quattro anni, Ashanti DaSilva, che era affetta da una grave malattia ereditaria a carico del sistema immunitario (SCID). Questa malattia è dovuta a un gene difettoso. I medici prelevarono del sangue alla bambina e introdussero nei globuli bianchi una versione sana del gene. Poi, tramite infusione, reinserirono le cellule geneticamente modificate nel sangue di Ashanti. Le condizioni della bambina migliorarono, ma nessuno poteva affermare se il merito era della terapia genetica o dei farmaci somministrati contemporaneamente.

1991 - Prima medicina prodotta dal latte di una pecora transgenica

Nel 1991 l’impresa scozzese PPL Therapeutics riuscì a creare una pecora transgenica che nel suo latte produce quantità abbastanza elevate della proteina umana alfa-1-antitripsina (AAT). L’AAT viene prodotta tuttora con metodi tradizionali e usata per curare gravi malattie dei polmoni. Si è calcolato che sarebbero sufficienti 2000 pecore transgeniche per coprire il fabbisogno mondiale di AAT. Questo tipo di produzione di farmaci è chiamato "genepharming". Finora sul mercato non ci sono medicine prodotte con questo metodo.

1994 - Autorizzazione del primo alimento transgenico (pomodoro)

L’ingegneria genetica permette di trasferire singoli geni nel DNA delle piante per ottenere determinate proprietà, come p. e. resistenza a organismi dannosi. È possibile però anche il contrario, cioè abolire o indebolire una determinata proprietà eliminando o disattivando il gene responsabile. È quanto si è fatto con il pomodoro FlavrSavr, il primo alimento geneticamente modificato lanciato sul mercato. Inattivando un determinato gene, si sopprime la produzione di un enzima che causa il deterioramento della frutta e della verdura. Con questo trattamento il pomodoro transgenico si conserva più a lungo di quelli tradizionali.

1996 - Per la prima volta si decifra il genoma di un organismo eucariote (lievito)

Il lievito è un organismo monocellulare, ma – come l’uomo - fa parte degli esseri viventi le cui cellule contengono un nucleo provvisto di membrana (eucarioti). Questa sua proprietà lo rende molto interessante per la ricerca. Il lievito Saccharomyces cerevisiae è stato il primo eucariote di cui si è decifrato il genoma (oltre 12 milioni di basi). Questo lavoro, frutto di una collaborazione internazionale, è terminato nel 1996. In precedenza si era riusciti a decifrare genomi molto più piccoli: nel 1983 quello del primo virus (Bakteriophage Lambda) e solo nel 1995 quello del primo batterio (Haemophilus influenzae).

1998 - Primo successo di una terapia genetica (contro la cancrena)

Il team di ricercatori guidato da Jeff Isner a Boston ottenne nel 1998 il primo successo con la terapia genetica: diversi pazienti colpiti da una grave forma di cancrena (necrosi di tessuti dovuta a disturbi di circolazione) poterono evitare l’amputazione del piede grazie al trapianto di un gene che promuove la crescita dei vasi sanguigni.

1998 - Decifrato per la prima volta il genoma di un animale (verme)

Il primo genoma di un animale, quello del nematode Caenorhabditis elegans, fu decifrato completamente nel 1998. Per decodificare i sei cromosomi con oltre 97 milioni di basi, due team di ricerca americani e inglesi avevano lavorato più di otto anni.

2000 - Decifrato per la prima volta il genoma di una pianta (crucifera)

Il primo genoma di pianta, quello della crucifera (Arabidopsis thaliana), con 120 milioni di basi su 5 cromosomi, fu finito di decifrare nel 2000. A questo lavoro avevano partecipato ricercatori europei, americani e giapponesi.

2001 - Viene decifrato il genoma umano

Nel febbraio 2001 scienziati del progetto internazionale "Humane Genome Project" e della ditta americana "Celera Genomics" hanno pubblicato la prima mappa dettagliata del genoma umano nelle riviste scientifiche "Nature" e "Science". Ne risulta che l’uomo è composto solo di circa 30 000-40 000 geni e non di 100 000 come si supponeva fino ad allora. Il progetto non è però finito qui. Un’altra sfida consiste nello scoprire qual è la funzione dei geni e come sono collegati tra di loro. Particolarmente interessanti sono i geni i cui difetti causano delle malattie.

2002 - si scopre che l’RNA può disattivare i geni

I ricercatori hanno scoperto che dei brevi frammenti di RNA riescono ad aderire ai geni trascritti formando così l’RNA a doppio filamento. Questo viene individuato da enzimi specializzati nel degradare l’RNA a doppio filamento. La trascrizione del gene viene distrutta impedendo la produzione della proteina. Il meccanismo di interferenza dell’RNA è considerato la scoperta rivoluzionaria del 2002 in campo molecolare.

2002 - maiali donatori di organi

I suini vengono allevati per fornire carne all’uomo. Con lo xenotrapianto questi animali diventano anche una fonte di organi per l’essere umano. Nel 2002 gli scienziati sono infatti riusciti a modificare geneticamente diverse proteine suine in modo da ridurre il pericolo di rigetto dell’organo trapiantato.

2003 - il primo chip DNA che valuta la risposta individuale ai farmaci

A seconda del proprio codice genetico, l’uomo possiede proteine che degradano i farmaci più o meno velocemente. La stessa dose di un farmaco può quindi avere effetti troppo forti o troppo blandi in base al soggetto. Un chip genico verifica, tramite una goccia di sangue, di che tipo di proteine dispone il paziente, indicando al medico se la persona metabolizza il farmaco in fretta o lentamente. Questo sistema consente al medico di prescrivere la dose giusta di medicina.

2005 - nascita del primo bambino salvatore (saviour baby)

Al momento del concepimento, Elodie è stata scelta in base a determinati criteri genetici: i suoi tessuti hanno le stesse caratteristiche di quelli di suo fratello. La donazione del suo midollo osseo lo ha così salvato da una malattia incurabile.

2006 - primo sensore di arsenico con tecnologia genetica

L’arsenico è un veleno. Un semplice apparecchio, che funziona con batteri geneticamente modificati, permette di analizzare se l’acqua potabile è inquinata da questa sostanza. Poiché spesso si può trovare acqua migliore già nella fonte più vicina, questo biosensore diventa molto utile nei paesi in via di sviluppo.

2007 - prima decodifica del proteoma di un organismo multicellulare

A differenza del genoma, sempre stabile (tutti i geni di un organismo), il proteoma (tutte le proteine di un organismo) è molto dinamico. Un esempio: il bruco e la farfalla che ne risulta hanno lo stesso genoma, ma un proteoma completamente diverso. In seguito a un cambiamento della sequenza delle lettere a livello di RNA, un solo gene può dar luogo a proteine diverse. Il proteoma è pertanto molto più vasto del genoma e cambia a seconda dello stadio di sviluppo.

2007 - onori per il topo geneticamente modificato (topo knock-out)

Nell’ottobre 2007, Martin Evans, Mario Capecchi e Oliver Smithies hanno ricevuto il Premio Nobel di medicina. Martin Evans ha scoperto come ottenere cellule staminali dagli embrioni di topi. I suoi due colleghi sono invece riusciti a capire come modificare un gene nelle cellule staminali (in inglese knock-out), in modo da inibire la produzione della relativa proteina. Evans ha pensato di inserire nei giovani embrioni di topo la cellula staminale modificata. Crescendo, i topi avevano una parte del tessuto composto da cellule geneticamente modificate, in parte addirittura gli ovuli e gli spermatozoi. Nei giovani discendenti di tali animali, ogni cellula era geneticamente modificata. Se i topi knock-out si ammalavano improvvisamente di cancro, i ricercatori sapevano che il gene soppresso era quello deputato al controllo della proliferazione delle cellule cancerogene.

2008 - Scoperta del gene NDM-1: questo gene conferisce ad alcuni batteri una pericolosa resistenza multipla agli antibiotici.

Nel 2008 dei ricercatori hanno scoperto il gene NDM-1 espresso da dei batteri che avevano infettato un paziente svedese durante un soggiorno in India. Il gene NDM-1 conferisce ai batteri una resistenza contro tutta una classe di antibiotici. Questi farmaci sono stati somministrati in grandi quantità in India per contrastare degli importanti focolai d’infezioni batteriche. I batteri responsabili delle infezioni hanno poi però acquisito il gene della resistenza NDM-1 da batteri non patogeni dell’intestino umano, attraverso un trasferimento di plasmidi, diventando a loro volta resistenti. In questo momento i ceppi pericolosi di questi batteri sono localizzati principalmente in India e in Pakistan, mentre in Europa sono stati trovati solo raramente.

2009: Uno studio su tutto il genoma, comprendente 27000 partecipanti, ha dimostrato la complessità genetica della schizofrenia.

Per identificare le cause genetiche della schizofrenia, un’equipe di ricercatori americani ha analizzato il genoma di 8000 pazienti affetti da schizofrenia e di 19000 persone sane. I ricercatori hanno individuato delle differenze particolarmente importanti sul cromosoma 6 tra pazienti sani e persone malate, dimostrando cosi che la schizofrenia ha origini genetiche. Alcuni di questi geni giocano un ruolo importante a livello del sistema immunitario, permettendo ai ricercatori di stabilire dunque, per la prima volta, una correlazione tra il sistema immunitario e la schizofrenia. Fino ad oggi l’unico sospetto a riguardo veniva dall’osservazione che le persone predisposte alla schizofrenia sviluppano più velocemente la malattia se hanno sofferto importanti infezioni durante l’infanzia.

2010 - Produzione di batteri con un genoma artificiale.

In Maggio 2010 il ricercatore americano Craig Venter impressiona il mondo intero producendo il primo essere vivente dotato di un genoma completamente artificiale. Il ricercatore e la sua equipe hanno ricostruito in laboratorio la totalità del genoma del batterio intestinale chiamato Mycoplasma mycoides ricopiando il genoma di questo batterio lettera per lettera. Il genoma artificiale è stato poi trasferito in una cellula batterica ricevente. Per far si che il genoma sia considerato come artificiale i ricercatori hanno inserito in modo codificato i loro nomi e un indirizzo email. La persona che arriva a decifrare il codice può inviare loro un’email.