Biotecnologia

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Con il termine generico di biotecnologia (tecnologia biologica) si indicano tutte le applicazioni tecnologiche della biologia. Tra le definizioni disponibili, la più completa è senza dubbio quella stesa dalla Convenzione sulla Diversità Biologica UN, ossia:

"La biotecnologia è l'applicazione tecnologica che si serve dei sistemi biologici, degli organismi viventi o di derivati di questi per produrre o modificare prodotti o processi per un fine specifico".

La biotecnologia, quindi, può essere definita come quel ramo della biologia riguardante l'utilizzo di esseri viventi al fine di ottenere beni o servizi.

Nel linguaggio corrente, si utilizza più frequentemente il termine al plurale (biotecnologie), ad indicare la pluralità di tecnologie sviluppate e i campi di applicazione interessati.

Le biotecnologie sono utilizzate nel settore agroalimentare per ottimizzare il ruolo dei microrganismi, conosciuti da secoli, nella produzione di alimenti comuni. La conoscenza più approfondita (a livello molecolare) dei processi fermentativi di vino e birra, nonché dei meccanismi di incrocio e selezione di varietà animali e vegetali ha portato negli ultimi decenni il settore agroalimentare ad essere sempre più influenzato dalle biotecnologie.

Numerose sono anche le applicazioni nel campo del biorisanamento (trattamento, riciclo e bonifica di rifiuti attraverso microrganismi attivi).

Vi sono applicazioni che, pur non servendosi di microrganismi, sono classificate come biotecnologiche. Le biotecnologie sono infatti ampiamente utilizzate nello sviluppo di nuove terapie mediche o innovativi strumenti diagnostici. Le tecniche di DNA e RNA microarray utilizzate in genetica ed i radiotraccianti utilizzati in medicina sono ottimi esempi.

Le biotecnologie sono tuttavia più spesso associate all'utilizzo di organismi geneticamente modificati. Microrganismi come Escherichia coli o alcuni lieviti possono essere utilizzati per la sintesi di sostanze come insulina o antibiotici. Anche cellule di mammifero geneticamente modificate sono ampiamente utilizzate nella biosintesi di farmaci. Promettenti nuove applicazioni sono legate alla biosintesi di farmaci attraverso organismi vegetali.

Applicazioni al centro di ampio dibattito sono quelle atte alla produzione di animali e piante transgeniche (come il mais BT) noti a tutti come OGM.

Le biotecnologie hanno sostituito le società informatiche nel portafoglio dei titoli tecnologici quotati in borsa (NASDAQ). Delle 1300 aziende biotecnologiche che operano negli USA solo 35 (il 3 %) sono in attivo; le altre sono in perdita. Nonostante ciò i prezzi delle azioni sono in crescita, come ai tempi della bolla speculativa della Net Economy, dove i corsi azionari crebbero per tutti gli anni novanta per sgonfiarsi e tornare ai prezzi del decennio precedente.

Lo strumento principale di cui si avvalgono le biotecnologie, è l'ingegneria genetica. Questa disciplina si impegna per quello che riguarda il clonaggio genico (clonaggio dei geni di un organismo), e le relative analisi che permettono di costruire genoteche o di utilizzare vettori di espressione in modo di controllare l'attività trascrizionale\traduzionale di una data proteina d'interesse, per fini di ricerca o produttivi. Erroneamente l'opinione pubblica crede che le biotecnologie si avvalgono della clonazione somatica, ciò non è assolutamente vero. La clonazione genica si occupa di copiare specifiche sequenze di DNA, a differenza della clonazione somatica (copiare un organismo a partire da cellule somatiche) che è una manipolazione del sistema riproduttivo, la quale non ha scopi di utilizzo per fini biotecnologici.

[modifica] Settori biotecnologici

Le applicazioni biotecnologiche sono numerose. La seguente classificazione, molto generica, riporta alcuni settori come definiti nel gergo internazionale.

Red biotechnology (biotecnologia rossa) È il settore applicato ai processi biomedici e farmaceutici. Alcuni esempi sono l'individuazione di organismi in grado di sintetizzare farmaci o antibiotici, oppure lo sviluppo di tecnologie di ingegneria genetica per la cura di patologie.

White biotechnology o grey biotechnology (biotecnologia bianca o grigia). È la branca che si occupa dei processi biotecnologici di interesse industriale. Ad esempio, la costituzione di microrganismi in grado di produrre sostanze chimiche. Le risorse consumate dai processi industriali di tipo biotecnologico sono notevolmente minori di quelli tradizionali, motivo per cui questo settore è in notevole espansione.

Green biotechnology (biotecnologia verde). È il settore applicato ai processi agricoli. Tra le applicazioni, figura la modificazione di organismi per renderli in grado di crescere in determinate condizioni ambientali o nutrizionali. Lo scopo di questo settore è quello di produrre soluzioni agricole aventi un impatto ambientale minore rispetto ai processi agricoli classici: ad esempio, sono state ingegnerizzate alcune piante in grado di produrre autonomamente pesticidi, eliminandone la necessità di somministrazione esterna, più dispendiosa ed inquinante. A questo fine è stato prodotto, ad esempio, il mais BT. È in corso un ampio dibattito riguardo all'effettiva eco-compatibilità di questi processi, nonché sulla sicurezza degli organismi geneticamente modificati (OGM).

Blue biotechnology (biotecnologia blu). È il settore che si occupa di applicazioni marine ed acquatiche.

Bioinformatica come settore correlato alle biotecnologie. Si tratta di un settore interdisciplinare che utilizza un approccio informatico per risolvere problematiche di tipo biologico. Gioca un ruolo determinante nelle applicazioni di genomica funzionale, genomica strutturale e proteomica. Ha un ruolo fondamentale anche nello sviluppo di nuovi farmaci (drug discovery).

[modifica] Storia delle biotecnologie

8000 a.C. Raccolta delle sementi per ottenere un raccolto. Conferme in Mesopotamia dell'uso frequente dell'incrocio (selezione artificiale) al fine di migliorare il bestiame.
6000 a.C. Lieviti utilizzati (ad esempio in Egitto) per le prime fermentazioni al fine di produrre birra, vino e pane.
4000 a.C. Produzione di yogurt e formaggio attraverso batteri fermentanti di tipo lattico (Cina).
1500 Con le grandi scoperte geografiche, ampia diffusione delle specie vegetali dai luoghi d'origine in tutto il mondo.
1675 Anton van Leeuwenhoek scopre l'esistenza di microrganismi al microscopio.
1857 Gregor Mendel scopre le leggi dell'ereditarietà
1919 Karl Ereky, un agronomo ungherese, usa per la prima volta il termine biotecnologia.
1953 James Watson e Francis Crick descrivono la struttura a doppia elica del DNA.
1972 La composizione del DNA umano è scoperto essere identico al 99% a quello di scimpanzé e gorilla.
1975 Kohler e Milstein mettono a punto la produzione di anticorpi monoclonali
Fine anni settanta - Anni ottanta Si sviluppa la tecnologia del DNA ricombinante. Il batterio procariote Escherichia coli viene ingegnerizzato per produrre molecole come l'insulina nella sua forma umana (circa il 5% dei diabetici è allergico all'insulina di origine animale somministrata precedentemente).
1983 Kary B. Mullis mette a punto la tecnica della reazione a catena della polimerasi (Polymerase Chain Reaction o PCR), destinata a rivoluzionare il mondo della biotecnologia.
1994 La Food and Drug Administration statunitense (FDA) approva il primo alimento geneticamente modificato: il pomodoro "Flavr Savr".

1997 Il gruppo di lavoro coordinato da Ian Wilmut del Roslin Institute scozzese clona per la prima volta una grande mammifero, una pecora (Dolly), utilizzando il DNA di due cellule di pecora adulta.
2000 Viene completato il Progetto Genoma Umano.
2002 Viene sequenziato interamente il genoma della pianta di riso, la principale fonte nutrizionale di due terzi della popolazione terrestre. Il riso è la prima specie di uso agricolo ad essere interamente sequenziata.
maggio 2007 viene depositato presso il US patent & trademark Office il brevetto numero 20070122826, intitolato "Minimal bacterial genome" ovvero l'essere vivente con il più piccolo corredo genetico, capace di vita propria.

[modifica] Corsi di Laurea

Corsi di laurea triennali e magistrali in Biotecnologie sono stati attivati presso molte università italiane e hanno l'obiettivo generale di assicurare allo studente un'adeguata padronanza di contenuti e metodi scientifici generali delle Biotecnologie. La maggior parte dei corsi di laurea triennale prevede, un percorso di tre anni e si conclude con un periodo di tirocinio e tesi, in genere, sperimentale. Un corso di laurea di questo tipo, mira a far acquisire allo studente le competenze conoscitive, tecniche e comportamentali rilevanti per una moderna metodologia di studio e di ricerca, finalizzata alla utilizzazione di funzioni e sistemi biologici per la produzione di beni e di servizi.

Oltre alle materie scientifiche di base (Matematica, Fisica, Chimica) la quasi totalità dei corsi di laurea in Biotecnologie prevede corsi in Chimica organica, Biologia molecolare, Genetica, Biochimica, Microbiologia, Citologia, Tecnologie del DNA ricombinante e materie specifiche che variano a seconda dell'indirizzo ( i più comuni: Biomedico, Farmaceutico, Agroalimentare). I corsi di laurea in biotecnologia oltre a trattare problematiche propriamente biotecnologiche comprendono corsi dedicati alla conoscenza dei problemi economici ed etici, relativi alla trattamento di prodotti biotecnologici.

[modifica] Bibliografia

Cristina Serra, Le biotecnologie, Editori Riuniti, 1998.
Giuliana Vinci, Donatella Restuccia, Francesca Pirro, Innovazione e Competitività: Biotecnologie e Sviluppo sostenibile, Società Editrice Universo, Roma 2010.
Giovanni Magnera, Francesca Pirro, Le biotecnologie nel settore tessile: Gestione della Qualità, Edizioni Nuova Cultura, Roma 2009.
Adriana Bazzi, Paolo Vezzoni, Biotecnologie della vita quotidiana, Editori Laterza, Bari 2003