Editing del genoma: una soluzione per produrre carta più sostenibile?
Jack Wang e Rodolphe Barrangou, professori della North Carolina State University, nel 2019 hanno fondato la startup TreeCo che combina le intuizioni della genetica degli alberi con il potere dell’editing del genoma, come documentato nel loro ultimo articolo pubblicato su Science (Multiplex CRISPR editing of wood for sustainable fiber production).
La startup nasce nello Stato americano sede di una delle prime scuole forestali statunitensi: il dipartimento universitario delle risorse forestali e ambientali, infatti, nasce nel 1929 e da allora la ricerca ha sempre tentato di dare risposte concrete ai problemi che, anno dopo anno, si sono susseguiti.
Uno degli scopi di TreeCo è rendere la carta più sostenibile e, per farlo, sfrutta l’editing genetico CRISPR - Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats: una tecnologia, già molto nota e utilizzata in diversi ambiti, che permette, semplificando al massimo, di fare il “taglia e incolla” di pezzi di Dna, modificando il genoma di una cellula.
L’editing del genoma può oggi essere sfruttato per far crescere alberi più “forti” superando la complessità e la plasticità della lignina, biopolimero del legno, il secondo costituente più abbondante dopo la cellulosa, che svolge la funzione di legante e fornisce durezza e rigidità alla pianta.
L’ingrediente principale per la produzione di carta è la cellulosa e separarla dalle altre sostanze della pianta, come appunto il materiale rigido e legnoso chiamato lignina, è uno dei passaggi che richiede un maggiore investimento in termini ambientali. Ogni anno le cartiere producono infatti più di 150 milioni di tonnellate di emissioni di gas serra; utilizzando l’editing genetico si possono coltivare pioppi con quantità minori di lignina e, quindi, quando saranno utilizzati per la produzione di carta, il processo sarà molto meno inquinante.
“Piuttosto che rimediare a un problema esistente, stanno cercando di prevenire l’inquinamento (…) questo è un lavoro di grande impatto”, scrive la Professoressa Vânia Zuin Zeidler, chimica dell’Università Leuphana di Lüneburg, che ha realizzato il pezzo di accompagnamento su Science. In passato la ricerca si è concentrata sulle modifiche dei singoli geni della lignina per renderla più facile da scomporre; ora, invece, si è modificato il sistema che regola la produzione complessiva della lignina. Certamente il legno, in generale come materiale, sta vivendo una rinascita e la filiera del suo riciclo è un’eccellenza dell’economia circolare italiana.
Wang e Barrangou, insieme a un’altra dozzina di ricercatori, hanno costruito un modello informatico capace di interpretare il cambiamento simultaneo dei geni correlati alla produzione di lignina nel pioppo. Dopo aver valutato quasi 70.000 diverse combinazioni di editing genetico, scoprendo che il 99,5% di queste modifiche sarebbe stato dannoso per la crescita della pianta, hanno individuato 347 combinazioni capaci di aumentare in modo sicuro la produzione di cellulosa riducendo la produzione di lignina, migliorando così il potenziale di fabbricazione della carta.
Trovate le combinazioni più forti, sono state coltivate le 174 migliori e, dopo 6 mesi, le nuove varietà avevano un contenuto di lignina ridotto del 49,1%, e un contenuto di cellulosa/lignina aumentato del 228%.
Se una tipica cartiera utilizzasse questa varietà la riduzione di gas serra sarebbe del 20%, la produzione di carta aumenterebbe del 40% e si registrerebbe un guadagno stimato di circa 1 miliardo di dollari: “ciò creerebbe un impulso per l’industria ad adottare la nuova tecnologica”, afferma Barrangou.
Il passo per l’utilizzo di questo legno però non è immediato: i ricercatori specificano che devono essere condotte delle prove sul campo per garantire che i nuovi alberi possano crescere sino alla maturità resistendo agli stimoli di un mondo reale; infatti, la lignina non solo aiuta gli alberi a resistere alle tempeste di vento, ma li protegge anche dagli insetti, un problema che nelle serre di ricerca non esiste.
Il tutto inoltre deve essere approvato sotto il profilo normativo; su questo gli scienziati responsabili della ricerca sottolineano come il processo di CRISPR sia stato utilizzato solo per eliminare i geni già presenti, o per limitarne la loro espansione, senza aggiungere altro materiale genetico, il che dovrebbe facilitare l’approvazione legislativa.
“La sostenibilità è fondamentale nel mondo di oggi - dice Barrangou - e allevare alberi più sani per un’impresa forestale più sostenibile è uno dei più grandi obiettivi a cui possiamo aspirare”. La salvaguardia del Pianeta passa necessariamente dalla tecnologia. 
