Biotecnologie molecolari e riproduttive

zootecnia

Sono molte le cause che hanno portato allo sviluppo dell'ingegneria genetica, e tra le quali abbiamo la determinazione della struttura del DNA, la decodificazione di particolari enzimi di restrizione che  permettono di intervenire sul DNA, e la possibilità di costruire molecole di DNA biologicamente attive, che possono essere introdotte nelle cellule germinali 121c21b di differenti organismi viventi.

In campo animale, l'ingegneria genetica e le sue biotecnologie sono state identificate come una possibile soluzione ai vari vincoli biologici naturali che limitano il progresso del miglioramento delle popolazioni.

Come ad esempio, al rapporto bilanciato dei sessi, mentre invece sarebbe nell'interesse dell'allevatore che nel proprio allevamento, secondo la specie e l'orientamento produttivo, nascessero più femmine o più maschi.

Le applicazioni biotecnologiche molecolari sono rivolte a una più approfondita conoscenza dei principali fattori dell'eredità (cromosomi, geni) e delle loro funzioni nella variabilità genetica che si verifica nel proseguo delle generazioni.

Le manipolazioni biotecnologiche  molecolari effettuate hanno dato notevoli risultati sulla:

determinazione del sesso di cui sono portatori i nemaspermi;

determinazione del sesso degli embrioni destinati al trapianto;

determinazione della paternità e/o maternità di un individuo;

sul controllo del menoma dei riproduttori e/o "portatori sani" per l'individuazione della eventuale presenza di geni di malattie ereditarie.

Gli studi approfonditi effetuati sul genoma, hanno permesso di definire che nel cromosoma (grazie alla mappa genetica di questo), si trovano dei cosiddetti "marcatori", che possono essere i geni stessi o una semplice sequenza di nucleotidi; sequenza che, per sua natura, è neutra, cioè non esercita alcun effetto sul fenotipo degli animali. Se i marcatori sono posti nelle vicinanze di geni "importanti", cioè portatori del carattere che interessa, gli stessi marcatori diventano, essendo facilmente individuabili, i segna posto di questi geni.

Presa coscienza molto profondo di questo, è possibile effettuare la micromanipolazione dei crosomi e la modificazione, la sottrazione, l'aggiunta o lo spostamento dei geni presenti nel cromosoma stesso, applicando la tecnica del DNA ricombinante, la quale consente il trasferimento di singoli e preselezionati geni tra organismi della stessa specie, attraverso l'utilizzo di enzimi  di restrizione, capaci di frammentare il DNA in corrispondenza di specifiche sequenze nucleotidiche.

Tutto questo senza degradare i pezzi di DNA che si vengono a creare e permettendo anche di modificare un gene a volontà.

Quindi questa micromanipolazione rappresenta un potente mezzo per migliorare il genotipo degli animali e per "indirizzare" le loro performance:

sia direttamente, con l'introduzione di specifici geni capaci di indurre "particolari"produzioni;

sia indirettamente, individuando i gameti dotati di caratteri che si vanno ricercando e dando modo di eliminare quelli che sono portatori di caratteri indesiderati.

Mappaggio di un genoma

Per quanto riguarda le biotecnologie riproduttive, che sono quelle legate alla sfera riproduttiva, abbiamo diverse tecniche come:

fecondazione in vitro;

duplicazione (splitting) degli embrioni;

il trapianto nucleare;

la clonazione;

l'Ovum pick up OPV;

La fecondazione in vitro consiste nel prelievo da una donatrice di un ovulo maturo (non ancora fecondato) e della sua fecondazione con seme fresco o congelato, rendendolo atto al trasferimento nell'utero di una ricevente.

Lo Splitting si attua negli embrioni (allo stadio di 4-9 giorni) in modo da dividerli in due parti e attivare lo sviluppo di distinti embrioni (uguali) che potranno essere trapiantati negli uteri di differenti riceventi dando origine a soggetti identici.

Con il Trapianto nucleare si può sostituire il nucleo di un ovulo maturo (aploide) di una femmina , con il nucleo (diploide) prelevato da un embrione derivante da un altro soggetto.

Le diverse fasi della tecnica di trasferimento nucleare

Per quanto riguarda la clonazione, abbiamo quella da cellule germinali e quella da cellule somatiche

Con la clonazione da cellule germinali, per ottenere vitelli cloni, tutti simili tra loro, ma non simili alla madre, viene fecondato in provetta un ovulo maturo di vacca con lo spermatozoo di un toro.

Nel momento in cui la divisione dell'ovulo raggiunge un determinato stadio, le cellule indifferenziate che lo compongono vengono separate.

Esse sono "totipotenti", cioè non ancora specializzate a svolgere una determinata funzione, ma

Ognuna di esse è in grado di generare

un individuo completo.

Dalle stesse vengono "estratti" i nuclei che vengono impiantati in ovuli non fecondati, prelevati da altre vacche e privati dei rispettivi nuclei.

Gli stessi ovuli vengono fatti sviluppare in vitro fino a quando hanno raggiunto lo stadio di 80-100 cellule, e, quindi, impiantatinell'tero di vacche riceventi.

Qui affianco si può notare la formazione dell'ovulo e i suoi vari stadi dopo la fecondazione.

Per quanto riguarda la clonazione da cellula somatica, consiste nel rimuovere il nucleo da una cellula somatica di un adulto per trasfeirlo nella cellula uovo di una femmina della stessa specie, non fecondato e privato del proprio nucleo.

Il citoplasma di quest'ovulo permetterà lo sviluppo, così come avrebbe fatto l'ovulo se fosse stato fecondato, determinando però un individuo del tutto simile al soggetto da cui proviene il nucleo trasferito.

E'il caso  di Dolly, la famosa pecora clonata, nata il 5 luglio 1996 a seguito dell'esperimento condotto dal biologo Ian Wilmut del Roslin Institute di Edinburgo:

clonata a partire da una cellula non sessuale, fondendo una cellula somatica (prelevata   dall'apparato mammario di una pecora) con un ovulo non fecondato, privato del proprio nucleo, prelevato da una seconda pecora.

Lo stesso ovulo, portato a un determinato stadio di divisione è stato impiantato in una terza pecora "ricevente" dalla quale è nata Dolly:un soggetto femmina, che è la copia autentica della "donatrice" da cui è pervenuta la cellula somatica.

Gli animali clonati hanno lo stesso patrimonio genetico dell'animale da cui provengono; essi non sono solo identici sul piano fisico a lui, ma avranno molte altre caratteristiche simili a lui.

Però L'ambiente in cui vivranno potrà influenzare il loro sviluppo e modificare alcune caratteristiche.

Clonare significa replicare esattamente un individuo.

L'Ovum pick up (prelievo di ovociti) e orientato verso la scelta di "donatrici" prepuberi in quanto così facendo si riducono gli intervalli generazionali, e si accelera notevolmente il miglioramento genetico.

In pratica, da manzette dai 3 agli 8 mesi di età sono prelevati degli ovociti che, fecondati in vitro con seme di tori provati, sono disponibili per l'embryo transfer su vacche "riceventi" che porteranno a termine la gestazione.

Con questo metodo, da un solo soggetto si possono ottenere oltre un centinaio di embrioni all'anno.

Benedetto Coccellato 4-B