Pianta dalle mille proprietà, ricca di acidi grassi essenziali, vitamine, antiossidanti naturali e proteine, la canapa è al centro di un intenso dibattito che la vede protagonista per i suoi molteplici usi, da quello medico per l’elevato contenuto in THC, a quello industriale per l’impiego nei settori tessile, alimentare, nutraceutico, cosmeceutico e farmaceutico, etc. Ma a   che punto è la ricerca sulle TEA in quest’ambito? E cosa sta facendo il CREA in tal senso, con il suo Centro? 

La diffusione ed il valore della canapa nel mondo e in Italia 

Raccogliere informazioni attendibili sulla diffusione della coltivazione della canapa e sull’impatto che il suo mercato ha a livello globale è particolarmente complesso. Se, da una parte, in Europa è riportato negli anni 2015-2021 un incremento del 75% degli ettari coltivati per le varietà industriali da seme, fibra e canapulo, sfuggono a queste statistiche le coltivazioni finalizzate all’utilizzo del fiore. Dati più affidabili provengono da Stati Uniti e Canada, dove si è registrata una crescita del mercato di circa 15% su base annua, trainata soprattutto dagli utilizzi terapeutici e ricreativi. 

In Italia, la coltivazione di canapa da fibra era ampiamente diffusa fino al secondo dopoguerra, per poi essere abbandonata per decenni fino alla recente rinascita, dovuta all’espandersi di mercati di nicchia e soprattutto alla diffusione della filiera della Cannabis light e di prodotti a base di CBD (Cannabidiolo), una sostanza priva di effetti psicoattivi, non inclusa nell’elenco delle sostanze stupefacenti del DM 309/90. Questo ha portato, verso la fine degli anni 2010, ad una esplosione della diffusione della coltura, seguita nei primi anni del 2020 da un arresto causato da un panorama legislativo inadeguato e poco chiaro. Nonostante ciò, l’interesse per questa coltura dalle “molteplici finalità” rimane alto e, a supporto del suo rilancio, nel 2021 l’allora Ministero delle Politiche Agricole ha costituito il Tavolo della Filiera della Canapa Industriale con l’obiettivo di predisporre un piano di settore, che possa sostenerne e incentivarne la produzione, promuovendo la ricerca e l’innovazione tecnologica in questo settore.  

Diverso, invece, il discorso sul settore della canapa medica in Italia, all’interno del quale lo Stabilimento Chimico Farmaceutico Militare di Firenze produce infiorescenze femminili (FM1 e FM2) da due varietà di canapa sviluppate dal CREA-CI per uso medico, che vengono distribuite alle farmacie per la produzione di farmaci soggetti a prescrizione medica. 

C’è canapa e canapa 

Pur appartenendo alla stessa specie Cannabis sativa L., le piante di canapa risultano molto diverse per aspetto e utilizzo, tanto da poter essere distinte in canapa industriale e canapa medica.  

Entrambe le tipologie possiedono una molteplicità di molecole bioattive. La differenza principale risiede nei cannabinoidi ed in particolare nel THCA, l’acido D9-tetraidrocannabinolico, da cui deriva l’unico composto psicoattivo della canapa, il THC. La canapa medica è caratterizzata dalla presenza di un contenuto elevato in THC nelle infiorescenze femminili, mentre la canapa industriale è caratterizzata dalla prevalenza di CBDA (acido cannabidiolico) o di CBGA (acido cannabigerolico) e da un livello di THC per legge inferiore allo 0.3% (0.2% fino al 2022) del peso secco dell’infiorescenza. I settori di impiego della canapa industriale sono svariati (tessile, alimentare, nutraceutico, cosmeceutico e farmaceutico, etc) e prevedono l’utilizzo di diverse parti della pianta.  .

La sede di Bologna del CREA-Cerealicoltura e Colture Industriali (CREA-CI) ha un’esperienza pluridecennale nel miglioramento genetico della canapa. Fra la varietà italiane industriali iscritte al Registro Nazionale delle Varietà, otto sono state ottenute dopo anni di selezione volti ad eliminare il THC da vecchie varietà ed ecotipi italiani. Tuttavia, in queste varietà persiste l’accumulo di un quantitativo di THC, detto “residuo”, che si mantiene solitamente sotto il limite legale, ma che può variare in risposta a diverse condizioni ambientali e climatiche, sempre diverse di anno in anno, ed è pertanto tenuto sotto controllo in fase di coltivazione, a livello Europeo. 

La base genetica dei cannabinoidi 

L’accumulo dei cannabinoidi è dovuto alla presenza nel genoma di canapa di geni che codificano per specifici enzimi chiamati sintasi dei cannabinoidi.  

Un recente articolo del CREA evidenzia l’esistenza inattesa di questi enzimi attivi in varietà di canapa da seme certificata. D’altra parte, è stato osservato che il THC residuo si può accumulare, anche in assenza dello specifico enzima deputato alla sintesi. Secondo un’ipotesi largamente accettata, questo potrebbe essere dovuto all’azione aspecifica degli enzimi che producono principalmente CBD. 

Le TEA applicate alla canapa: a che punto è la ricerca?  

L’applicazione delle TEA alla C. sativa è difficile e, nonostante l’evidente interesse di molteplici attori, non esistono ad oggi articoli scientifici che le vedano utilizzate per l’ottenimento di nuove varietà. La letteratura propone studi che ne dimostrano la fattibilità metodologica, utilizzando geni cosiddetti marcatori, il cui editing produce piante con fenotipo caratteristico (ad esempio albino o pigmentato). Tuttavia, la scarsa efficienza e riproducibilità di questi protocolli, li rende difficilmente trasferibili ad altre varietà. Quindi per il miglioramento genetico con le TEA c’è ampio spazio di ricerca e sviluppo nel settore della canapa sia industriale sia medica.  

Al momento solo grandi aziende private stanno sviluppando nuove varietà di canapa, grazie all’utilizzo delle nuove tecnologie: quindi t per esigenze di brevetti, questi risultati non sono oggetto di pubblicazioni pertanto non sono facilmente riproducibili. L’interesse delle imprese è quello di ottenere varietà di canapa, che accumulino singoli cannabinoidi per ottenere un prodotto finale facilmente standardizzabile: questo vale sia per i cannabinoidi principali (THC, CDB e CBG) che per alcuni cosiddetti minori, come il THCV, una variante del THC che controlla l’appetito, con elevate potenzialità terapeutiche nel controllo dei disordini alimentari. 

Il CREA Centro di ricerca Cerealicoltura e Colture Industriali e la ricerca sulla canapa

A caccia di geni 

Storicamente gli studi sulla canapa si sono concentrati sulla comprensione delle basi genetiche che determinano l’accumulo dei cannabinoidi. Nell’ambito del recente progetto PON Ricerca e Innovazione UNIHEMP, le ricercatrici del CREA-CI di Bologna hanno identificato le sequenze di DNA responsabili della sintesi e della regolazione non solo dei cannabinoidi, ma anche di altre due classi di molecole bioattive: terpeni e flavonoidi. Queste sono importanti nella definizione dell’aroma della pianta e delle sue proprietà salutistiche e antinfiammatorie. Come supportato da evidenze scientifiche, l’insieme di tutte queste molecole può produrre un effetto sinergico, spiegando anche perché molti pazienti riportino maggiori benefici facendo uso dell’infiorescenza intera piuttosto che del singolo principio attivo.  

Le ricerche del CREA-CI di Bologna hanno contribuito a migliorare la comprensione dei meccanismi di sintesi e regolazione di queste tre classi di metaboliti, identificando numerosi geni chiave e aprendo possibili ulteriori sviluppi in ambito farmaceutico ed industriale. Le TEA potrebbero permettere l’accensione/spegnimento selettivo dei geni individuati, modulando l’accumulo specifico di molecole di interesse. 

Micropropagazione e rigenerazione 

Micropropagazione e rigenerazione in vitro efficaci sono indispensabili per un protocollo TEA di successo. La micropropagazione è una tecnica di coltivazione in sterilità di piante miniaturizzate e fra loro geneticamente identiche e perfettamente sane. La rigenerazione è la capacità, esclusiva delle cellule dei vegetali, di generare un individuo nuovo intero a partire da cellule “indifferenziate”.  

La canapa è definita recalcitrante alla coltura in vitro perché è difficile da coltivare in vitro e soprattutto da rigenerare; inoltre, la risposta fortemente diversificata del genotipo alle condizioni colturali rende necessaria l’ottimizzazione di protocolli specifici. Tra i fattori da ottimizzare in un protocollo di coltivazione in vitro efficiente, vi è sicuramente un buon substrato di crescita.  

Presso la sede di Bologna si sta già lavorando per ottenere ricette di substrati ottimizzati per la coltivazione in vitro di diverse varietà e per diverse applicazioni biotecnologiche. Inoltre, si stanno sperimentando diversi tessuti di canapa (foglia, stelo, cellule vegetali prive della parete cellulare note come protoplasti) come materiali di partenza per sviluppare protocolli più efficienti per la rigenerazione.

Nelle TEA il futuro della canapa

L’applicazione di queste nuove tecnologie per l’innovazione varietale è fortemente condizionata dalla conoscenza della funzione dei geni e delle relative regioni regolative, ma al contempo le TEA sono uno strumento per validare la funzione di geni d’interesse.  

Grazie alle TEA si potranno ottenere varietà di canapa medicinale con tenore noto in THC e CBD e sarà possibile rimuovere il THC residuo dalle varietà commerciali di canapa industriale. Questo risultato consentirebbe di coltivare varietà migliorate, eliminando il rischio che il THC superi il limite legale. Si potranno inoltre attuare programmi di miglioramento genetico per ottimizzare il diverso contenuto in terpeni e flavonoidi, ottenendo varietà che, oltre al settore medico ed industriale, possano trovare impiego anche nell’ambito vivaistico-ornamentale.  

Dalla conoscenza dei genomi si potrà arrivare allo sviluppo di nuove varietà di canapa migliorate anche per la produzione di fibra, per la resistenza a patogeni e per la qualità del seme. Una volta identificati i geni candidati per i tratti di interesse, le potenzialità della ricerca sono infinite. Al CREA-CI lavoriamo per poter cogliere al meglio questa opportunità. 

#lafrase Non saranno la luce e il chiarore del sole a farci uscire dalle tenebre, ma la conoscenza delle cose (Lucrezio, De Rerum natura) 

#lafrase Non disprezzate la sensibilità di nessuno. La sensibilità è il genio di ciascuno di noi (C. Baudelaire)

#lafrase …Mostrare che i pezzi non si incastrano nel modo in cui avevi proposto: se ci riesci, proponi un’altra soluzione. E poi riprovi (K. Mullis) 

#lafrase La storia della scienza, come quella di tutte le idee umane, è storia di sogni irresponsabili, di ostinazioni e di errori (K. Popper)