Con Riccardo Scotti scopriamo cosa sono gli aptameri, come si possono sviluppare in laboratorio e l’aiuto che possono dare alla scienza per migliorare la qualità del suolo, aumentare la resa delle coltivazioni e ridurre l’uso di sostanze nocive per l’ambiente, tutelando qualità e quantità delle produzioni.
Sono Riccardo Scotti, ricercatore al CREA Centro di ricerca Orticoltura e Florovivaismo di Pontecagnano Faiano a Salerno, e credo che nella ricerca, come nella vita, le soluzioni non sempre siano quelle convenzionali. Negli articoli precedenti i miei colleghi vi hanno descritto gli obiettivi e le ricerche in corso del progetto PLANTìA, che vuole contrastare gli effetti negativi dei cambiamenti climatici in agricoltura, studiare nuovi consorzi di microrganismi per migliorare la fertilità del suolo e combattere tre avversità fungine delle leguminose che vivono nel suolo (soil-borne), quali Rhizoctonia solani, Fusarium solani e Macrophomina phaseolina, e perché è importante che la ricerca studi la lotta a queste avversità.
Nel progetto PLANTìA, mi occupo di sviluppare un particolare strumento di analisi, chiamato aptamero, per individuare un microrganismo benefico che aiuta le piante a crescere meglio. Questo microrganismo fa parte di un consorzio microbico, ovvero una comunità di batteri utili per il suolo e le coltivazioni, che è oggetto di studio nel progetto. In particolare, i miei colleghi hanno messo a punto un consorzio con microorganismi selezionati proprio per le loro caratteristiche benefiche, sia di stimolazione della crescita che di difesa delle piante da patogeni.
Cosa sono gli aptameri?
Gli aptameri sono piccole molecole di DNA o RNA che funzionano come delle “chiavi” capaci di riconoscere e legarsi in modo specifico a una determinata “serratura”, cioè una molecola bersaglio. Il DNA, o acido desossiribonucleico, è una sostanza presente in tutte le forme di vita ed è come un libretto di istruzioni che regola il funzionamento degli organismi. Nel caso degli aptameri, sfruttiamo questa proprietà per creare molecole capaci di riconoscere con precisione un batterio o una sostanza presente nel suolo.
Gli aptameri sono stati scoperti negli anni ‘90 come alternativa agli anticorpi. Mentre gli anticorpi vengono prodotti dal sistema immunitario e sono difficili da ottenere in laboratorio, gli aptameri possono essere creati in modo più rapido e con maggiore precisione. La loro prima applicazione è stata in medicina, dove vengono utilizzati per riconoscere virus, cellule tumorali e tossine. Alcuni aptameri sono già stati approvati per l’uso medico, ad esempio per il trattamento di alcune malattie.
Quello che rende gli aptameri innovativi è la loro versatilità. Possono essere progettati per riconoscere quasi qualsiasi bersaglio, dai batteri agli inquinanti, e sono più stabili rispetto agli anticorpi. Inoltre, non provocano reazioni del sistema immunitario, il che li rende sicuri per vari utilizzi.
Come si ottengono?
Per selezionare gli aptameri più efficaci, utilizziamo una tecnica chiamata SELEX. Questo metodo ci permette di trovare, tra migliaia di possibilità, quelle che si legano meglio al nostro bersaglio. Una volta identificati gli aptameri giusti, possiamo usarli per sviluppare test rapidi e precisi per monitorare la presenza del microrganismo benefico nel suolo.
Gli aptameri rappresentano un’innovazione promettente per rendere l’agricoltura più sostenibile e produttiva. Grazie a questi strumenti, possiamo:
- migliorare la qualità del suolo;
- aumentare la resa delle coltivazioni;
- ridurre l’uso di sostanze chimiche nocive per l’ambiente.
Con il nostro progetto, vogliamo dimostrare che la scienza può offrire soluzioni pratiche ed efficaci per un futuro agricolo più sano e rispettoso della natura.
Non perdetevi la prossima puntata…
In un successivo articolo vi racconterò nel dettaglio perché gli aptameri sono utili in agricoltura, quali sono i grandi vantaggi che portano a chi studia i microrganismi del suolo e infine i risultati ottenuti, e attesi, dal mio gruppo di ricerca all’interno di PLANTìA.
Di seguito due illustrazioni generate con intelligenza artificiale che rappresentano il ruolo degli aptameri nel riconoscimento molecolare.
L’immagine mostra un aptamero che si lega a un biomarcatore sulla superficie cellulare, evidenziando il processo di interazione specifica tra le due molecole. La membrana cellulare e le strutture circostanti sono rappresentate con un design dettagliato e scientificamente ispirato, mettendo in risalto il potenziale diagnostico degli aptameri.
Al centro, una struttura ad aptamero interagisce con il suo bersaglio biologico, rappresentando il legame specifico con diverse molecole. Intorno, sono mostrati esempi di bersagli diagnostici come virus, proteine e strutture molecolari, evidenziando il potenziale degli aptameri nella rilevazione di malattie. I colori vivaci e il design moderno aiutano a distinguere le diverse strutture e interazioni.
A cura di Riccardo Scotti, CREA – Centro di ricerca Orticoltura e Florovivaismo di Pontecagnano Faiano (Salerno)
Foto e immagini fornite dall’autore
