Lo sviluppo del grano con Nuove Tecniche Genomiche (NGTs), utilizzando la tecnologia CRISPR per ridurre i livelli di asparagina – un precursore della formazione di acrilammide – ha attirato notevole attenzione nelle comunità agricole e scientifiche.
La presente analisi offre un approfondimento critico sul progetto di frumento OGM del Rothamsted Research, focalizzandosi sulle sfide tecniche della rimozione del DNA estraneo, le implicazioni normative e la disponibilità di alternative naturali.
Il progetto del frumento NGT e le sue sfide
Il team del Rothamsted Research, guidato dal Professor Nigel Halford, ha sviluppato varietà di grano geneticamente modificate (NGT) con livelli ridotti di asparagina, un amminoacido che funge da precursore della formazione di acrilammide durante i processi di cottura ad alta temperatura (Kaur et al., 2024). L’asparagina svolge un ruolo cruciale nel metabolismo e nel trasporto dell’azoto nelle piante, ma quando i prodotti di frumento vengono riscaldati ad alte temperature, può essere convertita in acrilammide, che è stata classificata come un ‘probabile cancerogeno’ da alcune autorità sanitarie, sebbene il Cancer Research UK abbia definito l’idea che l’acrilammide contenuta negli alimenti bruciati causi il cancro come un ‘mito alimentare’ (Cancer Research UK, 2024).
Recenti rapporti indicano che i ricercatori stanno riscontrando difficoltà nel rimuovere il DNA estraneo introdotto durante il processo di editing genetico. Come riportato da Euro News e da GMWatch, ‘Una volta completata la modifica, i componenti GM vengono eliminati tramite incroci, lasciando una pianta gene-editata ma priva di OGM. La rimozione degli elementi GM, tuttavia, si è rivelata difficile‘ (GMWatch, 2025). Tra i ricercatori che hanno riconosciuto questa sfida, il professor Michael Antoniou ha osservato che ‘È ben noto tra gli scienziati dell’ingegneria genetica che il DNA estraneo, sia sotto forma di geni completi o frammenti introdotti durante il processo di editing genetico, è molto difficile da rimuovere dai prodotti sottoposti a modifiche genetiche‘.
Questo non è il primo ostacolo per il progetto. Test precedenti hanno rivelato un problema aggiuntivo: ridotti tassi di germinazione nei semi NGT. È interessante notare che questo problema ‘può essere invertito con un trattamento a basse concentrazioni di asparagina‘. Ciò crea una situazione paradossale in cui il frumento progettato per contenere bassi livelli di asparagina richiede un’integrazione di asparagina per germinare correttamente.
La scienza dietro il frumento NGT
L’approccio tecnico utilizzato dal gruppo di Rothamsted coinvolge lo strumento di editing genetico CRISPR-Cas9 per prendere di mira il gene dell’asparagina sintetasi, TaASN2, nel frumento. La metodologia impiegata nella ricerca è stata spiegata in dettaglio in diverse pubblicazioni scientifiche, incluso il lavoro fondamentale di Raffan et al. (2021) e i risultati delle prove sul campo pubblicati nel 2023.
Nella fase di laboratorio, i ricercatori hanno utilizzato un approccio di editing genomico mirato per inattivare il gene TaASN2, che è principalmente espresso nel chicco ed è responsabile della sintesi dell’asparagina. La tecnica ha comportato l’introduzione di geni che codificano per la nucleasi Cas9, RNA guida (gRNA) e un gene marcatore negli embrioni di frumento attraverso il bombardamento di particelle. Questo processo ha portato a piante con geni TaASN2 modificati, influenzando in particolare tutti e sei gli alleli, cioè entrambi gli alleli in ciascuno dei tre genomi del frumento (Raffan et al., 2021).
Le iniziali prove in serra sono state promettenti, mostrando sostanziali riduzioni nelle concentrazioni di asparagina libera nel chicco delle piante con modifiche in tutti e sei gli alleli TaASN2. Una pianta ha dimostrato più del 90% di riduzione nei livelli di asparagina. Anche le piante con modifiche solo in alcune copie del genoma hanno mostrato livelli di asparagina più bassi rispetto alle piante di tipo selvatico (Raffan et al., 2021).
In seguito a questi risultati promettenti, la ricerca è progredita fino alle prove sul campo – la prima prova sul campo di frumento OGM in Europa – per valutare le prestazioni in condizioni reali. Le prove, condotte presso la fattoria del Rothamsted Research a Harpenden, Regno Unito, hanno incluso diverse linee modificate insieme a varietà di controllo. Le prove sul campo hanno mostrato che il carattere di bassa asparagina è stato mantenuto in condizioni di campo, con una riduzione fino al 50% dei livelli di asparagina rispetto alle varietà di controllo e corrispondenti riduzioni nella formazione di acrilammide fino al 45% quando la farina è stata cotta (Raffan et al., 2023).
Le prove sul campo hanno tuttavia rivelato che le linee gene-editate producevano chicchi più piccoli, sebbene con più semi per pianta, risultando in rese complessive paragonabili alle varietà non modificate. I ricercatori hanno ipotizzato che ‘le perturbazioni del metabolismo dell’asparagina hanno influenzato la produzione di semi, con l’aumento del numero di semi nelle linee GE compensato dalla ridotta allocazione di risorse a ciascun seme‘, sebbene abbiano notato che ciò richiedeva ulteriori indagini (Raffan et al., 2023).
DNA estraneo, questioni normative
La questione della rimozione del DNA estraneo ha implicazioni significative per la classificazione normativa di queste varietà di frumento. Secondo vari quadri normativi, incluso il Genetic Technology (Precision Breeding) Act del 2023 del Regno Unito, la presenza o l’assenza di DNA estraneo può determinare se un organismo geneticamente modificato affronti severe normative OGM o riceva un trattamento più indulgente come ‘organismo a selezione di precisione‘ (o Nuove Tecniche Genomiche, NGTs) (Brock et al., 2025).
Il Genetic Technology (Precision Breeding) Act del Regno Unito consente a qualsiasi pianta o animale GM che lo sviluppatore dichiara potrebbe essere sorto da processi tradizionali come la selezione di eludere le normative sugli OGM e di essere trattato allo stesso modo di un organismo convenzionale. Circa la questione del DNA estraneo, i documenti di orientamento suggeriscono che una certa presenza di DNA estraneo possa risultare ammissibile in determinate circostanze.
Nell’Unione Europea, la situazione differisce. Mentre l’UE non ha tradizionalmente definito gli OGM in base alla presenza di DNA estraneo, la proposta di deregolamentazione delle Nuove Tecniche Genomiche (NGTs) attualmente in discussione presso le istituzioni dell’UE potrebbe consentire alle piante gene-editate senza DNA estraneo di essere esentate da alcune o tutte le salvaguardie normative che attualmente si applicano agli OGM (Kaur et al., 2024).
Alternative naturali al frumento OGM
Una domanda importante che sorge da questi sviluppi è se l’approccio gene-editato sia davvero necessario, o se esistano alternative naturali. L’evidenza scientifica suggerisce che sono effettivamente già disponibili varietà di frumento naturalmente a basso contenuto di asparagina.
GMWatch osserva che ‘varietà di frumento non-GM naturalmente a basso contenuto di asparagina sono da tempo disponibili per gli agricoltori‘ (GMWatch, 2025). La ricerca ha identificato una variazione genetica naturale nella famiglia del gene dell’asparagina sintetasi nel frumento, inclusa una delezione naturale del gene TaASN-B2 in alcune varietà. Gli studi hanno dimostrato che le varietà prive di questo gene tendono ad accumulare meno asparagina libera nel loro chicco in condizioni di crescita normali. Per esempio, i ricercatori hanno identificato quella che definiscono una ‘delezione naturale di ASN-B2‘ che potrebbe rappresentare ‘una variante genetica preziosa per i selezionatori di frumento da sfruttare al fine di ridurre il contenuto di asparagina libera nel chicco‘ (Oddy et al., 2021). Inoltre, la stabilità di questo fenotipo di delezione naturale in condizioni di campo suggerisce che potrebbe essere un’alternativa praticabile alle varietà gene-editate.
In aggiunta, l’evidenza suggerisce che il contenuto di asparagina del frumento è significativamente influenzato da fattori ambientali e pratiche agronomiche. In particolare, la carenza di zolfo è stata identificata come un importante contributore all’aumento dei livelli di asparagina nel frumento. Precedenti studi hanno infatti dimostrato effetti drammatici della disponibilità di zolfo sull’accumulo di asparagina, con frumento carente di zolfo che mostra concentrazioni di asparagina libera sostanzialmente più elevate (Muttucumaru et al., 2006).
La ricerca ha dimostrato che il chicco da appezzamenti senza zolfo aggiunto aveva un contenuto medio di asparagina libera significativamente più alto rispetto al chicco di frumento coltivato con un adeguato apporto di zolfo. Persino una modesta carenza di zolfo può portare a marcati aumenti nei livelli di asparagina e di conseguenza a una maggiore formazione di acrilammide quando il chicco viene processato. Ciò suggerisce che garantire una corretta nutrizione di zolfo durante la coltivazione del frumento potrebbe essere un approccio più semplice e immediato per ridurre il potenziale di formazione di acrilammide negli alimenti a base di frumento (Elmore et al., 2008).
La controversia sull’acrilammide
Il significato della riduzione dell’acrilammide negli alimenti è stato oggetto di dibattito. Mentre l’acrilammide è classificata come un ‘probabile cancerogeno umano’ dall’Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro (IARC), il rischio effettivo posto dall’acrilammide alimentare rimane incerto.
Secondo il Cancer Research UK ‘è improbabile assumere acrilammide attraverso il pane tostato bruciato e altri alimenti amidacei bruciati che aumenti il rischio di cancro‘, poiché ‘studi di buona qualità sulle persone non hanno trovato alcun legame tra il consumo di alimenti ricchi di acrilammide e il cancro‘. Mentre gli studi sugli animali hanno mostrato che l’acrilammide ha effetti cancerogeni, questi studi hanno utilizzato livelli molto alti del composto, ben oltre la tipica esposizione alimentare umana (Cancer Research UK, 2024).
Il World Cancer Research Fund afferma a sua volta che ‘gli studi sull’acrilammide e il cancro negli esseri umani mostrano che le quantità di acrilammide che consumiamo probabilmente non aumentano significativamente il rischio di cancro‘ (World Cancer Research Fund, 2025). Ciò solleva domande sull’urgenza e la necessità di sviluppare varietà di frumento gene-editato specificamente per affrontare le preoccupazioni sull’acrilammide, specialmente data la disponibilità di alternative naturali e approcci agronomici.
Considerazioni finanziarie su investimenti pubblici
Il progetto del frumento NGT rappresenta un investimento significativo di risorse pubbliche. Come ha sottolineato Claire Robinson, co-direttore di GMWatch, il progetto ‘ha già inghiottito centinaia di migliaia di sterline di denaro dei contribuenti in un momento in cui le persone comuni stanno lottando per pagare cibo e riscaldamento‘ (GMWatch, 2025). Ciò solleva domande sull’allocazione dei fondi di ricerca, in particolare laddove esistano alternative più semplici e meno costose per affrontare le preoccupazioni sull’acrilammide.
Il progetto ha ricevuto finanziamenti da varie fonti, incluso il Super Follow-on Fund del Biotechnology and Biological Sciences Research Council, che ha coperto la preparazione per la prova sul campo e il suo primo anno. Considerate le sfide incontrate e i tempi incerti per lo sviluppo commerciale, ci sono legittime preoccupazioni sul ritorno di questo investimento pubblico.
Prospettive future e alternative possibili
Sebbene il progetto sul grano Rothamsted NGT rappresenti un importante sforzo scientifico, le sfide incontrate evidenziano la necessità di un approccio integrato per ridurre l’acrilammide negli alimenti a base di grano, senza bisogno di ingegneria biotech. Le raccomandazioni includono:
- Sfruttare la variazione genetica naturale. I programmi di selezione potrebbero concentrarsi sulla selezione e lo sviluppo di varietà di frumento con un accumulo di asparagina naturalmente inferiore, come quelle con la delezione TaASN-B2 (Oddy et al., 2021);
- Migliorare le pratiche agronomiche. Garantire un’adeguata nutrizione di zolfo durante la coltivazione del frumento potrebbe ridurre significativamente l’accumulo di asparagina e la successiva formazione di acrilammide. La ricerca suggerisce che l’applicazione di zolfo a tassi di 20-40 kg per ettaro può ridurre sostanzialmente le concentrazioni di asparagina libera nel chicco di frumento (Halford et al., 2012);
- Adeguare i processi di trasformazione degli alimenti. L’industria alimentare continua a sviluppare tecniche di lavorazione che minimizzano la formazione di acrilammide durante la cottura, le quali a loro volta possono integrare gli approcci agricoli (Raffan & Halford, 2019);
- Educazione dei consumatori. Promuovere la consapevolezza sulle pratiche di cottura che riducono la formazione di acrilammide, come evitare l’eccessiva doratura degli alimenti amidacei, rappresenta un approccio diretto e immediato per ridurre l’esposizione.
Conclusioni provvisorie
Le sfide affrontate da Rothamsted Researchi per realizzare un frumento NGT a basso contenuto di asparagina evidenziano la complessità dello sviluppo di colture geneticamente modificate per applicazionI commerciali. Mentre i risultati tecnici nella riduzione dei livelli di asparagina e di conseguenza nella formazione di acrilammide sono degni di nota, le difficoltà nella rimozione del DNA estraneo e nell’affrontare i problemi di germinazione sollevano domande sulla fattibilità e logicità di questo approccio.
Un approccio più completo e diversificato alla questione acrilammide appare più logico e appropriato, oltreché a poter fornire benefici immediati per la sicurezza alimentare senza i maggiori costi delle opzioni OGM – NGTs. Tenuto conto della disponibilità di varietà di frumento naturalmente a basso contenuto di asparagina, l’impatto significativo di fattori agronomici come la nutrizione di zolfo, e il dibattito in corso sul rischio effettivo per la salute posto dall’acrilammide alimentare.
Dario Dongo
Cover art copyright © 2025 Dario Dongo (AI-assisted creation)
Riferimenti
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- World Cancer Research Fund. (2025). Burnt food (acrylamide) and cancer. https://www.wcrf.org/preventing-cancer/topics/burnt-food-acrylamide-and-cancer/
Dario Dongo, lawyer and journalist, PhD in international food law, founder of WIISE (FARE - GIFT - Food Times) and Égalité.
