CRISPR Oltre la Salute Umana: La Nuova Frontiera di Investimento per l’Editing Genetico

CRISPR Oltre la Salute Umana

Si può dire molto sulla straordinaria capacità dell’editing genetico CRISPR per la salute umana. È un argomento di cui abbiamo già parlato in articoli precedenti:

Confronti delle principali aziende di editing genetico:

• Editing Genetico: CRISPR Therapeutics vs. Beam Therapeutics
• CRISPR Therapeutics vs Editas Medicine

Confronto dei principali produttori di strumenti genomici:

Illumina vs Pacific Bioscience: Scegliere la Società di Sequenziamento del Genoma di Nuova Generazione

Tuttavia, non esiste alcuna ragione tecnica per limitare l’editing genetico agli esseri umani. CRISPR è già impiegato in nuove applicazioni come la biologia sintetica e viene persino considerato per i biocarburanti algali. Tuttavia, il più grande mercato al di fuori della medicina umana sta appena iniziando: editing genetico per l’agricoltura e la produzione alimentare.

Genetica e Agricoltura

Per molte persone, genetica e agricoltura evocano gli organismi geneticamente modificati, o OGM. Accettazione e norme variano tra regioni. Nell’UE, nel 2023, erano previsti rigorosi requisiti di autorizzazione e restrizioni nazionali alla coltivazione, ma non un divieto generale di tutti gli OGM. Alcuni prodotti potevano essere importati come alimenti o mangimi.

Questa è una prospettiva piuttosto limitata sul legame tra genetica e agricoltura. In effetti, anche i primi tentativi di agricoltura si basavano fortemente sulla modifica di varietà selvatiche per trasformarle in razze “domesticate”. E ciò valeva sia per le piante sia per gli animali.

Il primo metodo era la selezione artificiale. Gli agricoltori non potevano introdurre direttamente specifiche modifiche al DNA, ma conservavano e diffondevano varianti favorevoli comparse naturalmente. Incrociando varietà e razze, selezionavano colture e animali più robusti, produttivi o sani.

A partire dagli anni Venti si sviluppò la selezione mediante mutagenesi. Radiazioni o sostanze chimiche mutagene producono ulteriori modifiche casuali al DNA, tra le quali vengono selezionate caratteristiche utili. Il metodo ha dato origine a molte varietà, ma non risulta dimostrato che rappresenti la grande maggioranza degli alimenti. La classificazione giuridica varia: alcune tecniche tradizionali di mutagenesi, con una lunga storia di sicurezza, sono esentate dagli obblighi della direttiva OGM europea.

Negli anni Ottanta si svilupparono le tecniche transgeniche, con l’inserimento di geni estranei nelle piante e talvolta negli animali. È ciò che molti associano agli OGM. Rispetto alle mutazioni casuali, il processo era più mirato, ma non controllava ogni dettaglio, come la posizione del gene inserito.

Con la prima prova di concetto negli anni 2000, stiamo ora entrando nell’editing del genoma, che potrebbe rivelarsi l’ultima frontiera del miglioramento delle colture.

Fonte: Innovative Genomics

Editing Genetico di Piante e Animali

Le piante OGM sono solo una delle applicazioni più note delle modifiche genetiche. In medicina, l’antitrombina, una proteina anticoagulante, viene prodotta nel latte di capre geneticamente modificate e l’insulina in batteri modificati. È stata studiata anche la produzione, nelle uova di gallina, di proteine terapeutiche contro malattie come il cancro e la sclerosi multipla.

Alcuni paesi distinguono determinate forme di editing del genoma dalle tecniche transgeniche. Una pianta modificata soltanto nel proprio DNA non è necessariamente transgenica, mentre l’inserimento di DNA di un’altra specie può renderla tale. Questo non ne determina automaticamente lo status giuridico di OGM. Nell’UE, nel 2023, le piante ottenute con nuove tecniche di mutagenesi erano generalmente soggette alla normativa OGM anche senza DNA estraneo aggiunto.

Regole più semplici per alcune modifiche genomiche potevano creare opportunità commerciali, ma le condizioni dipendevano dal paese e dal prodotto. Nel 2023, piante e animali sottoposti a editing genetico non ottenevano automaticamente accesso al mercato europeo; eventuali cambiamenti normativi potevano quindi avere conseguenze importanti.

Il potenziale dell’editing genetico CRISPR in campo è enorme. Ci sono così tante possibili applicazioni che anche solo elencarle occupa molto spazio:

Animali

• Riduzione della vulnerabilità: malattie di salmoni, suini, bovini, polli e altri animali.
• Aumento della resa: maggiore massa muscolare, crescita più rapida e minore mortalità. L’articolo originale cita, come esempio, una mortalità del 40% nei salmoni allevati; i valori dipendono però dalla specie, dal sistema di allevamento e dalle condizioni.

Piante

• Maggiore resistenza alle condizioni ambientali: salinità, siccità, caldo estremo, inondazioni, vento, freddo e gelo.
• Miglioramento della produttività: fotosintesi più efficiente, maturazione più rapida di cereali e frutti, maggiore biomassa per biocarburanti, compostaggio e altri impieghi.
• Resistenza a parassiti e malattie: batteri, virus, funghi e insetti.
• Miglioramento delle caratteristiche commerciali: prevenzione dell’imbrunimento di funghi e frutti, maggiore conservabilità e valore nutritivo, frutti senza semi e modifiche di colore, aspetto o sapore.

Nuovi usi dell’agricoltura

• Possibili impieghi di piante o animali come «biofabbriche»:
• Medicina umana: anticorpi, trattamenti medici e altri prodotti.
• Ricerca su organi animali adatti al trapianto negli esseri umani.
• Biocarburanti.
• Spezie, fragranze, coloranti.
• Varietà non allergeniche.

Per approfondire le possibilità e le sfide dell’editing genetico CRISPR in agricoltura, è possibile consultare questa pagina dell’Innovative Genomics Institute.

Una Selezione di Aziende che Usano CRISPR in Agricoltura

Molte aziende stanno sfruttando attivamente CRISPR per l’agricoltura, con numerosi prodotti pronti a raggiungere i mercati, in attesa dell’approvazione dei regolatori.
Un reportage di Nature citato nell’articolo descriveva un onere normativo statunitense molto ridotto per determinate piante sottoposte a editing genomico e approcci simili in Brasile, Argentina e Australia. Non si trattava di un’esenzione generale per ogni forma di editing genetico: alcune piante potevano essere esentate dalle norme USDA allora vigenti, mentre altri requisiti, per esempio sulla sicurezza alimentare o sui pesticidi, continuavano ad applicarsi. Queste regole sulle piante non comprendevano automaticamente gli animali da allevamento. Nel 2023 l’UE seguiva un approccio diverso.

1. AquaBounty

Pur non essendo un’azienda di editing genomico mirato, AquaBounty aveva sviluppato per circa trent’anni salmone transgenico.

AQB Grafico dei prezzi

Il salmone AquAdvantage aveva ottenuto l’approvazione della FDA nel 2015, motivo della sua inclusione in questa panoramica storica. La tecnologia utilizza tecniche transgeniche precedenti all’editing genomico. La FDA lo aveva giudicato sicuro e nutriente quanto il salmone atlantico convenzionale nelle condizioni produttive esaminate, confermandone anche la crescita più rapida.

2. Bayer

Dopo l’acquisizione di Monsanto, Bayer è uno dei grandi gruppi mondiali della biotecnologia e delle sementi. È un importante fornitore di sementi OGM e sviluppa applicazioni CRISPR per mais, soia, grano e altre colture. Una parte del lavoro avviene con Ginkgo Bioworks (DNA), grande azienda di biologia sintetica: la collaborazione punta ad alternative biologiche ai fertilizzanti chimici tramite modifiche genetiche dei microrganismi.

3. Ginkgo Bioworks

Ginkgo sviluppa applicazioni basate su microrganismi modificati. Nella collaborazione con Cronos, per esempio, i cannabinoidi vengono prodotti tramite fermentazione con lieviti appositamente sviluppati, come alternativa alla loro estrazione dalle piante di cannabis.

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È probabile che nel tempo, il “coltivare” per una vasta gamma di prodotti come cannabis, tabacco o anche caffè possa diventare un’impresa biotecnologica più che semplice coltivazione di piante. Stanno anche sviluppando soluzioni per la salute di animali e colture.

4. Corteva Agriscience

Nel contesto di mercato descritto, Corteva aveva una valutazione di circa 41 miliardi di dollari e sviluppava nuove caratteristiche delle colture utilizzando la tecnologia CRISPR.

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Corteva collabora con una vasta rete di istituti di ricerca internazionali. Inoltre, un accordo di licenza consentiva al produttore francese di sementi Vilmorin & Cie di accedere ai brevetti CRISPR di Corteva e del Broad Institute.

5. Benson Hill

L’innovazione CRISPR viene spesso associata alle biotecnologie mediche e agli istituti pubblici, ma anche le aziende agricole contribuiscono alla ricerca fondamentale. Benson Hill collaborò con ricercatori di Helmholtz e della Utah State University su Cas12a2, un enzima capace di degradare il DNA dopo il riconoscimento di RNA. L’espressione «CRISPR 3.0» non indica una generazione scientifica universalmente definita.

Nella descrizione del periodo, Benson Hill si concentrava sulla soia, con attività anche nei piselli e nella nutrizione per acquacoltura. I piani formulati nel 2023 puntavano a un EBITDA rettificato e a un flusso di cassa libero positivi nel 2025: erano previsioni, non risultati già raggiunti.

6. Calyxt e Cibus

La tecnologia di cellule vegetali descritta era stata sviluppata da Calyxt: Plant Cell Matrix e BioFactory utilizzavano cellule modificate per la produzione in bioreattori. Nel gennaio 2023 Calyxt annunciò la fusione con Cibus, completata a maggio. Cibus si concentrava soprattutto sullo sviluppo e sulla concessione in licenza di caratteristiche delle colture; il lavoro sui bioreattori va quindi attribuito a Calyxt.

CBUS Grafico dei prezzi

Calyxt studiava questi sistemi per produrre molecole destinate a cosmetici, alimenti e applicazioni farmaceutiche. Le colture cellulari sfruttavano caratteristiche dei tessuti vegetali, con l’obiettivo di produrre diverse sostanze e ridurre i costi.

7. ToolGen (199800.KQ)

L’azienda utilizza una piattaforma CRISPR-Cas9 per l’editing genetico nella salute umana, nel miglioramento delle caratteristiche di animali e piante e nella produzione di sostanze di alto valore in linee cellulari animali e vegetali. La sua pipeline di ricerca agricola comprende soia con un profilo lipidico più sano, resistenza agli erbicidi, tolleranza alla siccità e resistenza ai parassiti.

8. Aziende private

Non tutte le aziende che utilizzano CRISPR per migliorare l’agricoltura sono quotate in borsa. Tra le aziende private, le startup e i potenziali concorrenti delle aziende citate sopra, possiamo evidenziare Pairwise, Hudson River Biotechnology, PlantEdit, o Inari.