Gli organismi transgenici sono geneticamente progettati per trasportare transgeni, geni di una specie diversa, come parte del loro genoma. Il transgene può essere una versione diversa di uno dei geni dell’organismo o un gene che non esiste nel loro genoma. I transgeni sono di solito generati da tecniche ricombinanti di DNA e clonazione del DNA. Batteri, piante e animali transgenici consentono agli scienziati di affrontare richieste biologiche e progettare soluzioni pratiche.
Gli scienziati iniziano il processo di transgenesi, introducendo un transgene nel genoma di un organismo, selezionando una tecnica appropriata. Ci sono diversi metodi biologici, chimici e fisici della transgenesi. Un metodo biologico comune prevede l’introduzione mediata dal virus del DNA estraneo in un genoma della cellula ospite, chiamato trasduzione. Un metodo chimico popolare utilizza fosfato di calcio (Ca3(PO4)2). Il metodo si basa sulla formazione di un precipitato Ca3(PO4)2/DNA per facilitare il legame del DNA e l’ingresso delle cellule. Metodi fisici come la microiniezione, una tecnica che utilizza un ago sottile di vetro per inserire manualmente materiale genetico nelle cellule, introducono artificialmente il DNA con la forza.
Una volta all’interno della cellula, un transgene può integrarsi in modo casuale o in un sito specifico del genoma con l’aiuto di enzimi di riparazione del DNA (cioè ricombinazione). Queste cellule transgeniche poi si moltiplicano e replicano il transgene come parte del loro genoma, esprimendo stabilmente il gene di interesse del ricercatore. Un transgene potrebbe non integrarsi nel genoma, e quindi indurre solo l’espressione transitoria del gene di interesse del ricercatore. Di solito, un marcatore selezionabile (ad esempio, gene di resistenza agli antibiotici) o un gene reporter (ad esempio, GFP) sono inclusi insieme al gene di interesse, in modo che le cellule con successo dell’integrazione transgenica possano essere identificate.
Negli animali, il transgene viene tipicamente inserito in un uovo fecondato in fase iniziale mediante microiniezione. La speranza è che il transgene si integri nelle cellule germinali ( cellule precursori riproduttive che diventano gameti (cioè, uova o spermatozoi) in modo che esprima in tutte le cellule dell’organismo in via di sviluppo. Inoltre, l’integrazione germinale è ereditabile, il che significa che il transgene può essere tramandato di generazione in generazione mediante l’allevamento. Gli animali transgenici vengono incrociati- la prole è accoppiata con il genitore – per creare linee di animali omozigotici per il transgene.
La transgenesi vegetale utilizza regolarmente un metodo biologico, come la somministrazione di vettori batterici, per introdurre il DNA estraneo nelle cellule. Il rhizobium radiobacter (precedentemente noto come Agrobacterium tumefaciens) è un batterio patogeno che può infettare le piante e integrare il suo DNA plasmide nel genoma della pianta. Gli scienziati hanno modificato il radiobacter R. in modo che il DNA del plasmide possa trasportare un transgene. I campioni di tessuto vegetale sono coltivati con il radiobacter R. per consentire l’infezione e l’integrazione del transgene. Questi tessuti sono ulteriormente coltivati su supporti selettivi che inducono il tiro e la crescita delle radici fino a quando la pianta nascente può essere trasferita al suolo. Queste piante transgeniche sono riincrociate per creare linee di piante transgeniche ad alta resa.
Gli organismi transgenici hanno molte applicazioni in agricoltura, scienza, industria e medicina. Ad esempio, sono state prodotte piante transgeniche resistenti agli insetti per aumentare la resa e ridurre l’uso di pesticidi (ad esempio, mais Bt); batteri sono stati progettati per l’uso nella ricerca biomedica e per la produzione di biocarburanti; e gli animali transgenici sono stati utilizzati per produrre farmaci, come le proteine umane, e per creare modelli di malattie umane. Gli scienziati sfruttano il potere di piante, batteri e animali transgenici per ricercare l’espressione genica, creare prodotti genici desiderati o promuovere tratti preziosi.
