Colture modificate dal genoma per una migliore sicurezza alimentare dei piccoli agricoltori

I rischi delle varietà di colture modificate con genoma dovrebbero essere considerati insieme ai loro benefici e nel contesto della selezione vegetale. L’allevamento convenzionale tradizionale non è esente da rischi, come l’aumento involontario dei livelli di alcaloidi tossici nella fava e nella patata, l’introduzione della suscettibilità alle malattie o la riduzione del contenuto proteico durante l’allevamento per una maggiore resa in granella17. In secondo luogo, le mutazioni si verificano spontaneamente ad ogni avanzamento generazionale, dando origine ad alleli sia favorevoli che sfavorevoli (a volte letali per la varietà, come la carenza di clorofilla) che guidano la selezione naturale per l’idoneità e consentono la selezione guidata da agricoltori e consumatori per i tratti preferiti. Questi rischi forniscono una linea di base e un contesto per valutare i rischi delle piante modificate dal genoma.

Modifiche non mirate

Un rischio spesso citato dell’editing del genoma è se potrebbe portare a ulteriori mutazioni che compromettono la sicurezza o le prestazioni agronomiche di una varietà. Dal dispiegamento iniziale della tecnologia CRISPR (short palindromic repeats) cluster regolarmente interspaziati e come per le precedenti tecnologie di rottura del doppio filamento (come le nucleasi effettrici simili ad attivatori di trascrizione (TALEN), le nucleasi a dito di zinco o le meganucleasi), era evidente che siti diversi dal sito di destinazione potrebbero essere modificati inavvertitamente dopo l’introduzione di un’interruzione a doppio filamento18. Un contesto appropriato quando si considerano le implicazioni di questa potenziale mutagenesi non bersaglio è la frequenza della mutagenesi naturale spontanea (10-8-10–9 per coppia di basi (bp), o forse 5-140 per genoma vegetale)19,20. Per prospettiva, i dati genomici di 3.010 accessi di riso coltivato asiatico hanno identificato una diversità fino a 1 polimorfismo a singolo nucleotide ogni 22 bp nel genoma del riso a 370 Mbp21. Un’altra considerazione è se le modifiche non mirate nelle piante presentino nuove preoccupazioni rispetto ai rischi inerenti ad altri approcci di allevamento. La frequenza delle mutazioni indotte da sostanze chimiche o radiazioni introdotte durante lo sviluppo di oltre 3.200 varietà orticole e colturali è circa 1.000 volte maggiore delle frequenze naturali. Le attuali opzioni tecnologiche di modifica del genoma generano mutazioni non bersaglio con una frequenza simile alle mutazioni naturali che risultano da mutagenesi spontanea15,16,17e ad una frequenza molto inferiore a quella dei metodi di mutazione indotta.

Il miglioramento continuo degli strumenti e degli approcci bioinformatici utilizzati per progettare obiettivi di modifica del genoma lavora per mitigare e ridurre la probabilità che si verifichino modifiche non target nelle piante coltivate. Sono stati investiti molti sforzi per sviluppare saggi robusti per le mutazioni e per comprendere la frequenza e la natura delle mutazioni del sito non bersaglio risultanti dalla tecnologia CRISPR22. Questi sforzi hanno portato a sistemi CRISPR con una maggiore fedeltà e un minor numero di modifiche non di destinazione. Con i progressi tecnologici che aiutano a limitare le mutazioni non bersaglio, riteniamo che non vi siano problemi di sicurezza significativi che siano esclusivi dell’impiego di colture modificate dal genoma se valutate nel contesto della lunga storia di uso sicuro di varietà allevate convenzionalmente, comprese quelle derivato dalla mutagenesi.

Rottura delle barriere riproduttive naturali

Un’altra preoccupazione potrebbe essere quella modifica del genoma, simile alle mutazioni indotte da sostanze chimiche o radiazioni17, rompe le barriere riproduttive che impedirebbero il verificarsi di alcune mutazioni in natura. Ad esempio, alcuni segmenti di DNA sono strettamente collegati, impedendo efficacemente la ricombinazione durante la riproduzione sessuale. Sebbene questa caratteristica possa essere vista allo stesso modo come un vantaggio o un’opportunità di mutazione e tecnologie di modifica del genoma, in definitiva, come nell’allevamento convenzionale, la modifica del genoma è seguita da ampie valutazioni sul campo negli ambienti target per selezionare e fornire agli agricoltori solo le colture che sono Superiore alle varietà attuali, considerando tutti i criteri agronomici e di consumo.

Gestione inadeguata

Oggi, la maggior parte delle piante modificate dal genoma viene prodotta utilizzando una fase intermedia che prevede l’inserimento di sequenze di DNA estraneo che vengono rimosse nelle fasi successive, in modo che le piante finali modificate dal genoma non siano transgeniche. Tuttavia, l’uso di una fase transgenica intermedia presenta rischi tecnici che richiedono un’adeguata gestione, sia in laboratorio che in serra. Gli strumenti molecolari possono quindi essere utilizzati per dimostrare che l’intermedio transgenico è stato risolto prima delle prove sul campo, con una gestione appropriata del paese per le colture modificate. Con l’evolversi delle tecnologie di modifica del genoma, l’uso di una fase transgenica intermedia potrebbe diventare non necessario, semplificando ulteriormente lo sviluppo delle piante modificate dal genoma e migliorando notevolmente la sua utilità per la modifica delle colture propagate clonalmente, per le quali la rimozione degli elementi transgenici intermedi è impegnativa.

Aumento della disuguaglianza tra ricchi e poveri

Un altro rischio può sorgere se le tecnologie avanzate avvantaggiano in modo sproporzionato attori facoltosi, comprese le multinazionali e gli agricoltori su larga scala, o piccoli proprietari svantaggiati o agricoltori impegnati in sistemi agricoli alternativi come l’agricoltura biologica4,23. Una risposta per mitigare questo rischio potrebbe essere l’uso improprio dei processi normativi, come l’etichettatura differenziale, che lavorano per stigmatizzare e inibire l’adozione da parte delle aziende alimentari e scoraggiare il consumo. Alcune organizzazioni hanno già cercato di definire transgenici i prodotti che utilizzano tecnologie di modifica del genoma sviluppate, il che potrebbe portare a evitare ingiustificatamente le colture modificate dal genoma da parte di aziende alimentari e di ingredienti, piccoli proprietari e paesi in via di sviluppo dipendenti dal commercio. Le regole di etichettatura dovrebbero essere inquadrate in un sistema globale armonizzato basato su una considerazione scientifica trasparente dei rischi, in cui le nuove caratteristiche degli alimenti sarebbero incluse come etichetta se introducono nuovi allergeni o tossine o modificano radicalmente la composizione dell’alimento; metodo di produzione non dovrebbe far parte dei requisiti obbligatori di etichettatura. Proponiamo che l’approccio più efficace per mitigare questo rischio sia garantire che la tecnologia di modifica del genoma rimanga accessibile a coloro che la utilizzeranno per democratizzarne i benefici, in particolare per gli agricoltori e i consumatori poveri di risorse nei LMIC.

Mancanza di trasparenza

La mancanza di trasparenza riguardo ai prodotti delle tecnologie di modifica del genoma creerebbe un “rischio di licenza sociale” alimentando la mancanza di fiducia negli sviluppatori di prodotti, nelle autorità di regolamentazione, nei produttori e, in definitiva, nei prodotti modificati del genoma risultanti4. Con “licenza sociale per una nuova tecnologia” ci riferiamo alla volontà dei potenziali utenti e consumatori, e della società in generale, di accettare prodotti sviluppati utilizzando quella tecnologia. Sebbene la licenza sociale sia influenzata dalle politiche governative, inclusi i quadri normativi locali, l’armonizzazione normativa globale, i requisiti commerciali e di etichettatura dei prodotti e dalla percezione pubblica di rischi e benefici, alla fine viene concessa dal pubblico a livello locale e globale. Un meccanismo per la trasparenza è un registro facilmente accessibile attraverso il quale gli sviluppatori di colture modificate dal genoma possono rivelare l’uso di tecnologie di modifica del genoma e soddisfare l’interesse pubblico per la conoscenza di come vengono prodotti alimenti specifici. Tali registri dovrebbero rimanere separati dai sistemi di valutazione del rischio brevettuale e normativo. Uno di questi registri, sviluppato dal Center for Food Integrity attraverso la loro Coalition for Responsible Gene Editing in Agriculture (https://foodintegrity.org/programs/gene-editing-agriculture/), utilizza un approccio incentrato sul consumatore progettato per affrontare preoccupazioni relative alla trasparenza e integra le esigenze del pubblico e della società civile interessati attraverso il coinvolgimento dei consumatori e dei relativi impegni.

Panorama poco chiaro della proprietà intellettuale

Un altro rischio per le tecnologie di modifica del genoma è il panorama della proprietà intellettuale, che si è evoluto attorno alla controversia sui brevetti fondamentali tra il Broad Institute (Harvard-Massachusetts Institute of Technology) e i gruppi di Berkeley24,25. Sebbene questa controversia non sia del tutto risolta, coloro che controllano la proprietà intellettuale fondamentale per le applicazioni agricole hanno segnalato la loro volontà di concedere in licenza le proprie tecnologie a istituzioni pubbliche e aziende per sviluppare e commercializzare prodotti modificati con il genoma26. Ciò è stato dimostrato attraverso la concessione di licenze a più centri CGIAR e altri27 che stanno lavorando alle colture per i piccoli proprietari. La disponibilità di alternative CRISPR alla proteina 9 associata a CRISPR (Cas9), alcune delle quali potrebbero avere proprietà di brevetti indipendenti, potrebbe facilitare lo sviluppo di colture modificate dal genoma. Tuttavia, la mancanza di risoluzione sulla proprietà ultima genera incertezza a lungo termine per i prodotti sviluppati utilizzando la tecnologia. Sono necessarie sentenze legali chiare per guidare i coltivatori di piante, in particolare quelli nel settore pubblico con risorse limitate, che altrimenti potrebbero evitare o ritardare l’utilizzo di tecnologie di modifica del genoma fino a quando queste incertezze sulla proprietà intellettuale non saranno risolte28.

Sebbene il modello di business per la commercializzazione di varietà di colture sviluppate utilizzando l’editing del genoma all’interno di CGIAR non sia ancora completamente sviluppato, CGIAR implementa vari modelli per far avanzare nuove varietà attraverso programmi di ricerca agricola nazionale e aziende sementiere locali e globali che servono i piccoli agricoltori. Ad esempio, gli ibridi di mais sono concessi in licenza alle società di sementi, che quindi competono naturalmente sul mercato. Verrebbero esplorati vari modelli per massimizzare il valore dei prodotti modificati per i piccoli agricoltori e le loro comunità, garantendone l’accesso.

Infrastrutture istituzionali del settore pubblico inadeguate per supportare l’uso delle tecnologie di modifica del genoma

Mentre l’infrastruttura dell’innovazione per le colture modificate dal genoma e altre biotecnologie all’interno dei quadri istituzionali nei LMIC varia in modo significativo, ci sono progetti, istituti, alleanze strategiche e politiche esplicite di biotecnologia e bioeconomia che possono aiutare a superare alcuni dei fattori ambientali che limitano l’uso diffuso del genoma colture modificate. Esempi dall’Africa includono l’African Orphan Crops Consortium (http://africanorphancrops.org) e l’African Agricultural Technology Foundation (https://www.aatf-africa.org). In America Latina, l’Istituto interamericano per la cooperazione in agricoltura (IICA) ha proposto il Programma emisferico per la bioeconomia e lo sviluppo produttivo29e reti esistenti come BIOTECSUR e MAIZALL30 fornire modelli per aiutare a sviluppare partnership efficaci che supportano la distribuzione di colture modificate dal genoma. Le istituzioni del settore pubblico sono già impegnate nella ricerca sull’editing del genoma per sviluppare varietà di colture migliorate5 (Fig. 1). Le pertinenti comunità globali della scienza, della politica e del commercio, compreso il G20, dovrebbero cogliere questa opportunità per sostenere lo sviluppo delle necessarie capacità istituzionali.

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