Biotecnologie: cosa sono, quali sono le applicazioni e i numeri del comparto italiano

La biotecnologia rimanda alle conoscenze naturalistiche dell’umanità intera. Conoscenze messe, poi, in pratica grazie all’evoluzione, nel corso di millenni e di secoli, della scienza e della tecnica. Due gli impieghi storici: alimentazione e cura della salute.

Ma di strada la ricerca ne ha fatta e, oggi, i campi di applicazione sono molteplici, con un numero di imprese biotech aumentato in modo significativo nel corso dell’ultimo decennio, che vede Lombardia, Lazio e Toscana in cima alla classifica delle regioni con il fatturato più alto.

Cosa sono le biotecnologie

Il termine “biotecnologia” vede l’unione dei sostantivi “biologia” e “tecnologia”, dove il primo designa lo studio e la conoscenza (logos) degli esseri viventi (bios) e il secondo (technè) l’applicazione e l’utilizzo di strumenti tecnici.

Compare per la prima volta in un libro di testo nel 1917, per mano di un ingegnere ungherese che lo utilizza – senza consapevolezza del suo significato, in quanto, all’epoca, si trattava di un neologismo – riferendosi alla lavorazione di alcuni prodotti agricoli.

Tra le prime definizioni ufficiali di “biotecnologia”, quella dell’European Federation of Biotecnnology (EFB) nel 1982, la quale fa riferimento all’uso integrato di microbiologia, biochimica, genetica e ingegneria chimica, “allo scopo di ottenere applicazioni di microrganismi e di altri sistemi cellulari per la produzione di composti di vario interesse o per terapie cliniche”.

Fra le molte definizioni successive, la più moderna e completa, oggi, è quella contenuta nella Convenzione sulla Diversità Biologica o CBD – Convention on Biological Diversity, trattato internazionale adottato a Nairobi nel 1992 e aperto alla firma dei Paesi nello stesso anno, durante il Summit Mondiale dei Capi di Stato di Rio de Janeiro. Secondo tale definizione, la biotecnologia – o, al plurale, le biotecnologie, a indicare la pluralità delle tecnologie sviluppate e i relativi ambiti di applicazione – è:

l’applicazione tecnologica che si serve dei sistemi biologici, degli organismi viventi o di derivati di questi, per produrre o modificare prodotti o processi per un fine specifico

biotecnologo in laboratorio, mentre controlla provette
Tra le prime definizioni ufficiali di biotecnologia, quella dell’European Federation of Biotecnnology, la quale fa riferimento all’uso integrato di microbiologia, biochimica, genetica e ingegneria chimica.

Biotecnologie tradizionali e biotecnologie innovative

Le conquiste della biologia nell’ambito delle ricerche sul DNA e i successi dell’ingegneria genetica inducono a distinguere tra biotecnologie tradizionali (o convenzionali) e biotecnologie innovative (o avanzate). La distinzione, più che in relazione alla logica passato/presente, è legata fatto che le biotecnologie tradizionali vertono principalmente sulle scoperte, mentre le biotecnologie innovative riguardano invenzioni, creazioni di strumenti e di oggetti precedentemente non esistenti.

Le biotecnologie tradizionali includono tutte quelle tecnologie produttive utilizzate da millenni e si riferiscono, in particolare, all’utilizzo di organismi viventi quali batteri, lieviti, cellule vegetali o animali. Sono esempi di biotecnologie tradizionali il latte trasformato in formaggio e il succo d’uva trasformato in vino, per citarne alcuni. Ma il loro uso risale a quando non si aveva alcuna cognizione né della biologia, né tanto meno della biotecnologia.

Altri esempi di biotecnologie tradizionali sono la produzione delle prime bibite alcoliche nel 6000 a.C., la produzione del pane e della birra nel 4000 a.C. e la produzione di formaggio e yogurt nel 3000 a.C. E la lista continua.

Occorrerà giungere alla metà dell’Ottocento, quando il chimico e biologo francese Louis Pasteur comprese la causa delle fermentazioni, individuando i batteri e i lieviti responsabili di alcuni processi nella trasformazione di sostanze alimentari, per arrivare alla produzione metodologica standardizzata di birra, vino, aceto.

Le biotecnologie avanzate, invece, poggiano sulle moderne scoperte dell’ingegneria genetica e della biologia molecolare. Il loro vastissimo ventaglio di applicazioni è riconducibile, secondo l’OCSE – Organizzazione per la Cooperazione e lo Sviluppo Economico, a quattro macro aree:

  1. farmacologia, medicina e diagnostica
  2. agricoltura, veterinaria e zootecnia
  3. bioindustria
  4. ambiente

Biotecnologie innovative

Le biotecnologie innovative risalgono alla metà del secolo scorso quando, nel 1928, il medico britannico Frederick Griffith, sperimentando un vaccino contro lo streptococco responsabile della polmonite, osservò che questi microrganismi sono in grado di acquisire e mantenere “materiale ereditario” derivante da altri batteri e di trasformarsi. Da quel momento, in tutto il mondo i ricercatori si impegnarono a identificare cosa ci fosse alla base di quel misterioso “fattore trasformazione”.

Griffith è considerato il padre dell’ingegneria genetica: scienziato di grande intuizione, in quegli anni non poteva sapere che quel materiale ereditario era, in realtà, costituito dal DNA. La scoperta vera e propria avvenne nel 1944. E nel 1953 fu scoperta la struttura del DNA e il suo meccanismo di replicazione. La nascita dell’ingegneria genetica è, infine, cosa dei nostri giorni e segnerà una distanza netta tra le biotecnologie tradizionali e quelle innovative.

Biotecnologie innovative: i settori applicativi

Se è vero che l’OCSE – Organizzazione per la Cooperazione e lo Sviluppo Economico, in tema di biotecnologie innovative distingue quattro macro aree (farmacologia, medicina e diagnostica; agricoltura, veterinaria e zootecnia; bioindustria e ambiente), è altrettanto vero che gli ambiti di applicazione delle biotecnologie sono molteplici, tanto che ogni settore presenta sottobranche e più di una declinazione. Ecco, dunque, una sintesi di tutte le branche delle biotecnologie innovative.

  • Biotecnologie mediche (farmaceutiche e veterinarie)

Questo settore è impegnato nella scoperta, estrazione e fabbricazione di principi attivi, nella produzione di vaccini e nello sviluppo di nuove tecniche di analisi e diagnosi delle malattie e delle relative terapie geniche e cellulari. Sono sue sottobranche le “biotecnologie molecolari” e le “biotecnologie cellulari”.

  • Biotecnologie agrarie

Si occupano dei processi agricoli – con la messa a punto di prodotti geneticamente modificati, antiossidanti e bioinsetticidi – e della messa a punto di nuove tecniche di coltivazione.

  • Biotecnologie alimentari

Studiano gli alimenti, la loro composizione e le loro proprietà – con particolare attenzione alla salute dell’uomo e degli animali – ricercando in essi l’eventuale presenza di contaminanti.

  • Biotecnologie industriali

Le applicazioni, in questo settore, prevedono l’utilizzo di enzimi per accelerare le reazioni chimiche e migliorarne la resa.

È il settore impegnato nella salvaguardia dell’ambiente e della biodiversità, nel biorisanamento e nel riciclaggio dei rifiuti. Le “biotecnologie del suolo” sono una sottobranca attiva nella bonifica dei suoli, in particolare di quelli aridi e desertici.

  • Biotecnologie marine

È il settore che applica le conoscenze e le tecniche proprie della biologia molecolare agli organismi marini e di acqua dolce.

  • Biotecnologie bioinformatiche e nanobiotecnologie

Sono tese alla realizzazione di banche dati per la conservazione e la ricerca di informazioni biologiche. Questa branca comprende anche le nanotecnologie.

  • Biotecnologie legali ed etiche

Sono incentrate sullo studio degli aspetti legali, morali ed etici delle biotecnologie.

  • Biotecnologie divulgative

Si occupano di diffondere le conoscenze, le scoperte e le nozioni proprie delle biotecnologie e di fare formazione in questo settore.

biotecnologo al lavoro, con guanti e pinze
Le biotecnologie avanzate poggiano sulle scoperte dell’ingegneria genetica e della biologia molecolare e il loro ventaglio di applicazioni è riconducibile, secondo l’OCSE, a quattro macro aree: farmacologia, medicina e diagnostica; agricoltura, veterinaria e zootecnia; bioindustria; ambiente.

L’industria italiana delle biotecnologie innovative

In Italia, il numero delle imprese biotecnologiche è andato aumentando nel corso dell’ultimo decennio. Lombardia (45,3%), Lazio (22,4%) e Toscana (19%) guidano la classifica delle regioni con il più elevato fatturato biotech.

È quanto emerge dal Rapporto 2020 sulle imprese di biotecnologie in Italia, realizzato in collaborazione tra Assobiotec – Associazione nazionale per lo sviluppo delle biotecnologie, facente parte di Federchimica, ed ENEA – Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile.

Altri dati salienti: il comparto biotech del nostro Paese, nel 2019, ha registrato un incremento di tutti i principali indicatori economici, con un numero di imprese che si attesta attorno alle 700 unità e investimenti in Ricerca & Sviluppo che superano i 770 milioni.

Il 49% delle imprese biotech ha come settore di applicazione prevalente quello legato alla salute umana, mentre il 39% ha come attività prevalente la produzione e/o lo sviluppo di prodotti e servizi per applicazioni industriali o ambientali (29,9%) o per applicazioni veterinarie, agricole e zootecniche (8,6%). L’area delle applicazioni in Genomica, Proteomica e Tecnologie Abilitanti (GPTA) risulta, invece, presente nel 12% della popolazione di imprese.

Biotecnologie mediche

Le biotecnologie mediche rappresentano quella branca delle biotecnologie dedita alla scoperta e alla messa a punto di principi attivi, alla produzione di vaccini e allo sviluppo di nuove tecniche di analisi e di diagnosi delle malattie e delle relative terapie geniche e cellulari.

Più nello specifico, vedono l’applicazione della biochimica, della microbiologia e dell’ingegneria genetica per la produzione di beni e servizi in campo medico-farmaceutico, per la diagnosi e la cura delle malattie.

In particolare, in ambito diagnostico, negli ultimi anni – complici i progressi dell’ingegneria genetica – le biotecnologie hanno conseguito traguardi importanti, contribuendo a una diagnosi sempre più precoce e specifica, divenuta di fondamentale importanza per ogni tipo di patologia, ma soprattutto per quelle complesse, per le malattie croniche e per il cancro, il cui insorgere non è necessariamente ascrivibile a un’unica causa scatenante, ma è dovuto alla delicata combinazione di fattori ambientali e genetici.

L’applicazione delle biotecnologie nella diagnostica sta, dunque, portando allo sviluppo di metodiche sempre più accurate e meno invasive per l’identificazione di un particolare stato patologico, orientandosi sempre di più verso la medicina predittiva e personalizzata. L’obiettivo è una più puntuale definizione della diagnosi, avendo così la possibilità di attuare trattamenti medici mirati, ad hoc.

Esempi di biotecnologie mediche

Dopo la diagnostica, è la ricerca di nuove terapie il segmento principe delle biotecnologie mediche. A tale riguardo, ricordiamo l’insulina prodotta per via transgenica attraverso la tecnica del DNA ricombinante (sequenza di DNA ottenuta artificialmente dalla combinazione di materiale genetico di origini differenti), inserendo il gene umano in un batterio – l’Escherichia coli – e ottenendo così quantità di insulina perfettamente identica a quella prodotta dagli esseri umani.

L’insulina, prima della scoperta della produzione per via transgenica, veniva prelevata dal pancreas di suini e bovini e spesso era rigettata dai pazienti, contrariamente a quella prodotta grazie alle biotecnologie mediche che, utilizzando il gene umano, è, invece, assolutamente tollerata.

L’insulina transgenica venne ottenuta per la prima volta nel 1977 da due scienziati statunitensi e commercializzata a partire dal 1982. Fu il primo brevetto depositato per un farmaco ottenuto con le tecniche dell’ingegneria genetica, approvato dalla U.S. Food and Drug Administration, Ente governativo statunitense che si occupa della regolamentazione dei prodotti alimentari e farmaceutici.

Al successo dell’insulina transgenica seguirono, poi, quello dell’ormone della crescita (somatotropina) per la cura di alcune forme di nanismo, gli interferoni per combattere alcuni virus e fare regredire i tumori e antibiotici e vaccini su scala industriale.

struttura dna 3d
Struttura del DNA in 3D

Biotecnologie mediche e terapia genica

Quello della terapia genica – in inglese Gene Therapy – rappresenta il segmento più affascinante delle biotecnologie mediche. Concepita in seguito ai progressi nei campi della biologia molecolare e dell’ingegneria genetica a partire dagli anni ottanta – che portarono al clonaggio e al sequenziamento di vari geni – la terapia genica, in breve sintesi, consiste nel trasferire uno o più geni sani in una cellula malata, con l’obiettivo di curare una patologia provocata dall’assenza o dal difetto di uno o più geni.

Per la terapia dei tumori invece, alcuni geni potranno essere trasferiti nelle cellule tumorali, in modo da causare la morte delle cellule che li ricevono o di bloccare il meccanismo alterato che causa la malattia.

Le ricerche e le sperimentazioni di terapia genica in corso sono, ad oggi, numerose e vedono al centro patologie quali la distrofia muscolare, la fibrosi cistica, l’emofilia, il diabete, le malattie metaboliche, le neoplasie, le malattie cardiovascolari e neurodegenerative. Le aspettative sono alte. Non resta, dunque, che attendere.

Biotecnologie mediche in Italia: i numeri del comparto

Il Rapporto 2020 sulle imprese di biotecnologie in Italia, realizzato in collaborazione tra Assobiotec – Associazione nazionale per lo sviluppo delle biotecnologie, facente parte di Federchimica, ed ENEA – Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile, conferma, anche per il 2019, il primato delle imprese che operano nel settore delle biotecnologie mediche, che sono 344, circa la metà delle imprese biotech italiane (49%). 

Il comparto genera una quota importante del fatturato, corrispondente a oltre 9 miliardi (75% del totale), determina la maggior parte degli investimenti complessivi in R&S (91%) e occupa oltre il 75% degli addetti alla Ricerca & Sviluppo biotech in Italia.

Sono ben 375 i progetti di nuovi terapeutici allo studio da parte di imprese biotech a capitale italiano: 131 circa in fase iniziale, 171 in fase di sviluppo preclinico e 73 in sviluppo clinico.

Il comparto italiano delle biotecnologie mediche sta investendo soprattutto su quelle patologie che non trovano ancora risposte terapeutiche adeguate e, in particolare, l’interesse della ricerca è fortemente orientato alla messa a punto di soluzioni terapeutiche in ambito oncologico.

Biotecnologo: chi è e cosa fa

Colui che applica la tecnologia ai processi biologici, per sviluppare prodotti in grado di rappresentare un valore per la vita umana e di esserle “utile”: ecco chi è, in breve sintesi, il biotecnologo, professione considerata emergente fino a qualche anno fa e che, oggi, conta circa 20.000 laureati nel nostro Paese.

Il suo lavoro si svolge prevalentemente all’interno del laboratorio, dove si occupa di analisi chimiche, biologiche e biochimiche su molecole, cellule, tessuti e organismi, per comprendere la struttura dei sistemi biologici e, da lì, sfruttarli per mettere a punto nuove tecnologie.

Le “mission” del biotecnologo includono studiare il comportamento di enzimi e batteri, sviluppare nuovi vaccini, modificare il DNA degli organismi viventi per creare organismi geneticamente modificati (OGM), grazie alle moderne tecniche dell’ingegneria genetica e alla tecnologia del DNA ricombinante.

mani di ricercatore con guanti, mentre maneggia una pipetta in laboratorio
Colui che applica la tecnologia ai processi biologici: ecco chi è il biotecnologo.

Ma Davide Ederle, presidente dell’Associazione Nazionale Biotecnologi Italiani (ANBI), trasferisce la figura del biotecnologo a un’altra dimensione:

Nell’immaginario collettivo, il biotecnologo è il classico camice bianco con la pipetta in mano. I dati che emergono dalle nostre rilevazioni raccontano, però, un’altra storia. Il biotecnologo è, sì, protagonista nei laboratori, ma la maggior parte ha posato la pipetta per occuparsi, a vario titolo, di innovazione. Che poi è, di fatto, il motivo per cui questa figura professionale è nata: uscire dal laboratorio per trasformare il sapere in un saper fare

Spiega, poi, Ederle che, oltre la metà dei biotecnologi italiani, non si riconosce più nelle definizioni che contraddistinguono i vari corsi di laurea (biotecnologo agrario, industriale, medico, veterinario, farmaceutico) e così, oggi, abbiamo sempre più biotecnologi che si occupano di gestione della qualità, normativa, consulenza tecnica, ma anche imprenditori, manager, insegnanti.

Non solo, dunque, ricercatori e docenti universitari – che pur non mancano – ma anche tutte quelle professioni che consentono a un risultato scientifico di cambiare la vita delle persone, tramutandosi in nuovi prodotti e servizi.

Insomma, le imprese hanno, sì, bisogno di biotecnologi impegnati nell’ambito della ricerca, ma anche di persone con competenze in grado di trasformare la ricerca in innovazione.

Laurea in biotecnologie: ecco le opportunità professionali che offre

Quello del biotech italiano è un comparto che gode di buona salute: solo nel 2019, ha registrato un incremento di tutti i principali indicatori economici, con un numero di imprese che si attesta attorno alle 700 unità e investimenti in Ricerca & Sviluppo che superano i 770 milioni, come emerge dal Rapporto 2020 sulle imprese di biotecnologie in Italia, realizzato grazie alla collaborazione tra Assobiotec – Associazione nazionale per lo sviluppo delle biotecnologie, facente parte di Federchimica, ed ENEA – Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile.

Dunque, scegliere, dopo la Maturità, un percorso di studi nel campo delle biotecnologie significa vedersi aprire un mercato del lavoro interessante sotto il profilo dei numeri.

Dalle indagini sulla condizione occupazionale dei laureati realizzate dal Consorzio Interuniversitario AlmaLaurea, risulta che più del 40% dei laureati in biotecnologie viene assunto con un contratto di lavoro a tempo indeterminato, mentre ottengono un contratto prevalentemente a tempo determinato in media il 20/35% dei laureati.

Sempre secondo AlmaLaurea, dopo la laurea di primo livello, il percorso magistrale biennale più seguito è Biotecnologie mediche, veterinarie e farmaceutiche (59,2%), mentre un 19,0% opta per Biotecnologie industriali.

E, dopo cinque anni dalla laurea, il 79,1% di coloro che hanno scelto il percorso magistrale in Biotecnologie mediche, veterinarie e farmaceutiche è occupato. Anche per chi ha optato per un percorso magistrale in Biotecnologie industriali, l’occupazione risulta buona: è pari al 79,5%.

La maggior parte dei laureati in Biotecnologie mediche, veterinarie e farmaceutiche – si legge nei risultati dell’indagine – lavora nell’ambito della Sanità (28,5%); seguono Istruzione e ricerca (23,1%)Industria chimica e petrolchimica(17,2%).

Pr quanto concerne Biotecnologie industriali, invece, la maggior parte dei laureati si inserisce nel ramo dell’Industria chimica e petrolchimica (25,6%); seguono Istruzione e ricerca (19,4%) e Sanità (15,8%).

filamenti di DNA colorati e, in primo piano, la scritta laurea in biotecnologie
Più del 40% di chi consegue la laurea in biotecnologie viene assunto con un contratto di lavoro a tempo indeterminato.

Ma, oltre alle Biotecnologie mediche, veterinarie e farmaceutiche e alle Biotecnologie industriali, i settori professionali ai quali è possibile accedere dopo la laurea – triennale oppure magistrale – sono tanti e vasti e abbracciano tutto il settore della ricerca.

Ricordiamo che le biotecnologie vengono applicate anche all’agricoltura, ambito che studia come modificare la struttura genetica delle specie animali e vegetali e creare organismi geneticamente modificati (OGM) – più resistenti agli agenti patogeni – e come incrementare la produzione agricola e sviluppare nuovi prodotti, tra cui antiparassitari e bioinsetticidi.

Un altro importante settore di applicazione è quello alimentare, in cui il biotecnologo si occupa del controllo qualitàall’interno di industrie e imprese alimentari, verificando la composizione chimica e le caratteristiche nutrizionali delle materie prime e dei prodotti finali e controllando l’eventuale presenza di allergeni, sostanze chimiche e additivi nocivi.

laureati in biotecnologie trovano occupazione anche nell’industria biochimica ed energetica, dove sviluppano tecnologie a basso impatto ambientale e ad alto rendimento per la produzione di energia e carburante da fonti rinnovabili, ad esempio utilizzando piante e materie prime vegetali per produrre biocombustibili e altri prodotti biologici e biodegradabili.

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Paola Cozzi
Giornalista dal solido background acquisito lavorando presso i più prestigiosi Editori italiani | Ventidue anni di esperienza nello sviluppo di prodotti editoriali b2b, cartacei e digitali | Vent'anni alla direzione di una testata b2b in tema di Sicurezza anticrimine di tipo fisico | Attualmente mi dedico al Giornalismo Digitale ed esploro nuove tecniche e nuovi stili di comunicazione

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