Gli autori di questo articoloDr. Craig Lewis e Dr. Andrey Pavlov – PIC
Le malattie rimangono uno dei principali — o persino IL principale — fattori che limitano una produzione suinicola economica e sostenibile a livello mondiale.
I patogeni endemici e transfrontalieri riducono l’efficienza biologica, compromettono il benessere animale, incidono sugli scambi commerciali e sulle attività operative, aumentano l’uso di antimicrobici e accrescono l’impronta ambientale della produzione di carne suina. Con l’aumentare delle aspettative in materia di sostenibilità, la genetica è emersa come una leva critica e di lungo termine per migliorare gli esiti sanitari.
Anziché selezionare contro singoli patogeni, la moderna selezione genetica si è finora concentrata sempre più sulla robustezza e sulla resilienza: caratteri integrati che consentono ai suini di mantenere la produttività in presenza di sfide sanitarie e ambientali.
Perché la resilienza alle malattie è importante nella produzione suinicola
La robustezza è generalmente definita come la capacità di un animale di esprimere prestazioni costanti in ambienti o condizioni variabili, mentre la resilienza si riferisce alla capacità di resistere, adattarsi e recuperare da perturbazioni come le malattie infettive. Questi caratteri riflettono processi biologici complessi che coinvolgono la regolazione immunitaria, il metabolismo e la fisiologia dello stress e sono quindi poligenici e caratterizzati da un’ereditabilità da bassa a moderata. È importante sottolineare che la resilienza non implica necessariamente una minore carica patogena; spesso riflette invece la tolleranza, in cui le perdite di performance sono ridotte al minimo nonostante un’infezione in corso.
Dal punto di vista della selezione, robustezza e resilienza vengono rilevate con la massima efficacia attraverso grandi volumi di dati raccolti in condizioni commerciali. Sopravvivenza, produttività nell’arco della vita, variabilità del tasso di crescita e registri dei trattamenti possono tutti fungere da indicatori indiretti della tolleranza alle malattie. La selezione genomica ha aumentato in modo sostanziale l’efficacia di questi approcci, consentendo una stima accurata del valore genetico anche quando i dati diretti su challenge sanitari sono limitati. Di conseguenza, molti programmi moderni di selezione suina includono oggi esplicitamente obiettivi di robustezza o resilienza accanto ai caratteri di crescita, efficienza e carcassa.
Il valore pratico di tale miglioramento va oltre la sola salute. Una maggiore resilienza può tradursi in una migliore efficienza alimentare, minore mortalità, costi di trattamento più bassi, maggiore produttività nell’arco della vita e minore impatto ambientale per chilogrammo di carne suina prodotta. In questo modo, il miglioramento genetico contribuisce non solo alla performance biologica, ma anche alla sostenibilità economica e all’efficienza nell’uso delle risorse nei moderni sistemi di produzione suinicola.
Tolleranza contro resistenza: cosa può offrire la genetica
Inquadrare la resistenza alle malattie in termini di tolleranza, anziché di resistenza assoluta, si è dimostrato particolarmente utile per i patogeni endemici. La resistenza completa è rara, lenta da ottenere attraverso la selezione convenzionale e può comportare compromessi biologici. Gli approcci basati sulla tolleranza accettano l’esposizione continua, ma mirano a disaccoppiare l’infezione dagli esiti negativi.
Va tuttavia osservato che nei suini esistono già meccanismi naturali di resistenza monogenica, a dimostrazione del fatto che soluzioni genetiche decisive contro le malattie sono biologicamente plausibili. Un esempio ben consolidato è la resistenza a Escherichia coli che esprime fimbrie F4 e F18, importanti cause di diarrea post-svezzamento. Un polimorfismo nel gene FUT1, che controlla l’espressione dei recettori epiteliali intestinali, determina se le fimbrie F18 possono legarsi alla superficie intestinale. I suini omozigoti per l’allele resistente FUT1 sono privi del recettore funzionale e risultano di fatto resistenti all’infezione da E. coli F18-positivo, senza effetti negativi costanti su crescita o riproduzione. Questa soluzione naturale e monogenica è stata integrata con successo nei programmi di selezione commerciale, fornendo benefici sanitari duraturi in condizioni di campo.
PRRS come caso di studio per la resilienza genetica
In assenza di geni specifici di resistenza identificati, la sindrome riproduttiva e respiratoria del suino (PRRS) esemplifica sia le opportunità sia i limiti della selezione per la resistenza alle malattie in termini di tolleranza anziché di resistenza assoluta. La PRRS è diventata il modello più intensamente studiato di resilienza genetica nei suini.
La PRRS ha avuto un profondo impatto globale sin dalla sua comparsa alla fine degli anni ’80. Il virus riduce le performance riproduttive nelle mandrie da riproduzione e aumenta la mortalità, riduce il tasso di crescita e compromette l’efficienza alimentare nei suini in accrescimento. Il suo significativo costo economico è stato documentato ripetutamente, ma lavori più recenti evidenziano un’ulteriore conseguenza: la ridotta efficienza produttiva aumenta le emissioni di gas serra per chilogrammo di carne suina prodotta.
Analisi del ciclo di vita su larga scala hanno dimostrato che i sistemi di produzione suinicola PRRS-negativi hanno un impatto ambientale inferiore del 4–6% rispetto ai sistemi medi del settore e inferiore del 9–17% rispetto ai sistemi PRRS-positivi. Questi effetti sono determinati principalmente da una maggiore sopravvivenza e da una migliore conversione alimentare, illustrando come gli interventi genetici e sanitari che aumentano la resilienza producano anche co-benefici per il clima e l’uso delle risorse.
Studi genetici condotti in condizioni di “sfida” da PRRS sperimentale e commerciale hanno dimostrato che la risposta dell’ospite presenta una chiara componente ereditaria, in particolare nei suinetti in fase di svezzamento. L’identificazione di un importante locus di carattere quantitativo sul cromosoma 4, associato alla variazione nel gene GBP5, ha fornito il primo marcatore ampiamente adottato per la resilienza alla PRRS. I suini portatori dell’allele favorevole mostrano una viremia ridotta e una crescita migliorata sotto 2sfida” PRRS, confermando il principio che la tolleranza genetica può essere selezionata su larga scala.
Tuttavia, lavori successivi hanno anche rivelato importanti limitazioni. Gli effetti di singoli loci variano in base ai ceppi virali, alle fasi produttive e allo stato sanitario e, in alcuni casi, possono essere neutri o persino sfavorevoli in condizioni PRRS-free. Questi risultati sottolineano che la risposta alla PRRS è poligenica e dipendente dal contesto, rafforzando la necessità di una selezione sull’intero genoma all’interno di solidi schemi di miglioramento genetico, piuttosto che il ricorso a singoli marcatori.
Editing genetico e potenziale per una vera resistenza alle malattie
Sebbene la genetica della PRRS si sia concentrata in larga misura sulla tolleranza, l’editing genetico ha dimostrato che una vera resistenza è biologicamente possibile. L’editing del recettore CD163, che il virus della PRRS utilizza per entrare nei macrofagi, produce suini resistenti all’infezione senza effetti avversi osservabili sulla salute o sulle performance. Più nello specifico, tecnologie di editing genetico come CRISPR hanno consentito la modifica precisa del dominio specifico del recettore CD163 utilizzato dal virus per entrare nelle cellule dell’ospite, mantenendo al contempo le normali funzioni biologiche del recettore. Si tratta di un importante passo avanti, poiché previene efficacemente l’infezione anziché trattare la malattia, dimostrando chiaramente come approcci genetici mirati possano migliorare la resilienza alle malattie.
Per allevare suini resistenti alla PRRS, i ricercatori hanno rimosso con precisione una porzione di un gene specifico che il virus della PRRS utilizza per infettare il suino. Non è stato aggiunto nulla di estraneo e non sono stati inseriti geni. Questa distinzione è importante nel considerare il dibattito più ampio sulle tecnologie di editing genetico.
L’editing genetico non è la stessa cosa della modificazione genetica
Esiste una chiara distinzione tra organismi geneticamente modificati (OGM) e animali sottoposti a editing genetico. Le tecnologie di editing genetico come CRISPR introducono modifiche precise e mirate all’interno del DNA esistente dell’animale senza introdurre materiale genetico estraneo. Al contrario, gli OGM tradizionali prevedono generalmente l’inserimento di geni provenienti da un’altra specie, come geni batterici nelle colture Bt o geni dell’ormone della crescita nel salmone, per introdurre nuovi caratteri. Questa distinzione è importante, poiché gli animali sottoposti a editing genetico, come i suini resistenti alla PRRS, non sono transgenici, ma vengono creati modificando il loro stesso genoma. Riconoscere questa differenza favorisce una comunicazione scientifica più chiara e può migliorare la comprensione e l’accettazione pubblica delle tecnologie di editing genetico in agricoltura.
La tecnologia di editing genetico mostra un forte potenziale nell’affrontare sia le sfide agricole sia le condizioni di salute umana. Ad oggi è stata utilizzata con successo per trattare pazienti affetti da patologie come anemia falciforme, perdita dell’udito ereditaria e alcune forme di cecità ereditaria. Inoltre, secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, sono attualmente in fase di sviluppo terapie di editing genetico per condizioni quali HIV, fibrosi cistica e varie forme di cancro.
L’editing genetico solleva questioni che vanno oltre la fattibilità scientifica. I quadri normativi, l’accettazione sociale e le implicazioni per il commercio internazionale determineranno se tali tecnologie potranno essere impiegate commercialmente. Tuttavia, la PRRS fornisce una prova di concetto di come la genomica funzionale potrebbe trasformare il controllo delle malattie se queste barriere venissero affrontate.
Cosa può insegnarci la PRRS su PSA e afta epizootica
Collegandosi alla selezione attuale, il caso FUT1 descritto sopra rafforza un principio chiave emerso dalla ricerca su PRRS ed editing genetico: quando l’infezione dipende da uno specifico recettore dell’ospite, la genetica può interrompere completamente il percorso della malattia, sia attraverso la selezione convenzionale sia attraverso la modifica mirata del genoma.
Guardando al futuro, questi insegnamenti sono altamente rilevanti per malattie transfrontaliere come la peste suina africana (PSA) e l’afta epizootica. La PSA, in particolare, causa una mortalità quasi completa nelle popolazioni native, lasciando poco spazio alla selezione basata sulla tolleranza. Sebbene non siano ancora stati identificati geni funzionali di resistenza, i progressi nella comprensione delle interazioni ospite-patogeno, combinati con strumenti di editing del genoma, potrebbero in futuro consentire la modifica di recettori di ingresso critici o di vie immunitarie.
Per l’afta epizootica, per la quale la vaccinazione rimane efficace ma logisticamente impegnativa, gli approcci genetici che aumentano la resilienza o abbreviano il recupero potrebbero integrare le strategie di controllo esistenti. In entrambi i casi, miglioramenti più ampi della robustezza, come una maggiore competenza immunitaria e tolleranza allo stress, resteranno preziosi indipendentemente dal fatto che la resistenza specifica al patogeno diventi raggiungibile.
La genetica come parte del futuro controllo delle malattie
In sintesi, la genetica per il controllo delle malattie nei suini sta evolvendo da una selezione ampia per la robustezza, passando per una resilienza basata sulla tolleranza, come esemplificato dalla PRRS, verso la possibilità di una resistenza precisa ottenuta tramite editing genetico. Nel loro insieme, questi approcci offrono un futuro in cui l’impatto delle malattie può essere ridotto in modo sostenibile, sostenendo il benessere animale, la redditività degli allevamenti e le performance ambientali, rafforzando al contempo la preparazione nei confronti di malattie ad alto impatto come PSA e afta epizootica.
Questo articolo è stato pubblicato per la prima volta su PORCUS, la rivista dell’industria suinicola sudafricana, ed è stato adattato per la pubblicazione sui nostri siti web.
Riferimenti e ulteriori letture
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