Il gruppo dell’Università di Cambridge, guidato dalla biologa Magdalena Zernicka-Goetz, è riuscito a replicare l’esperimento sui topi, realizzando, oltre al battito cardiaco, strutture più complesse, come il proencefalo
Il mondo scientifico è rimasto sorpreso, qualche settimana fa, quando il laboratorio israeliano guidato dal biologo Jacob Hanna ha pubblicato uno studio sulla rivista ‘Cell‘ nel quale un team di scienziati spiegava come fosse stato in grado di far crescere embrioni sintetici oltre l’ottavo giorno di sviluppo da cellule embrionali di topo, ma senza utilizzare sperma, uova e persino un utero di topo. Ora, un team dell’Università di Cambridge ha emulato questo stesso esperimento, ottenendo un tasso di successo leggermente superiore rispetto al gruppo di Hanna e un cervello con strutture più complesse. I risultati sono stati appena pubblicati sulla rivista ‘Nature‘. Da cellule embrionali di topo sono stati creati gruppi cellulari che sono stati introdotti in una sorta di ‘ utero meccanico ‘ – ideato appunto da Hanna, che è anche autrice dello studio di Cambridge-, dove gli embrioni galleggiano in una soluzione ricca di nutrienti. I bicchieri sono racchiusi in un cilindro rotante che li mantiene in costante movimento, simulando il flusso di sangue e sostanze nutritive alla placenta. Il dispositivo ha replicato anche la pressione atmosferica dell’utero di un topo. È così che i ricercatori, guidati dalla biologa Magdalena Zernicka-Goetz, docente nel dipartimento di sviluppo dei mammiferi e biologia delle cellule staminali del Dipartimento di Fisiologia e Neuroscienze di Cambridge, sono riusciti ad imitare i processi naturali di riproduzione, ma in laboratorio. Per fare ciò, hanno “guidato” le cellule staminali ad organizzarsi in strutture che hanno progredito attraverso fasi successive di sviluppo fino a quando gli embrioni hanno prodotto cuori pulsanti e le basi di un futuro cervello – sebbene il sistema non imiti completamente tutte le fasi di sviluppo-, così come le strutture esterne all’embrione, come il sacco vitellino e la placenta. Tuttavia, altre strutture, come il cordone ombelicale, non erano presenti, rendendo impossibile l’impianto di questi embrioni in un utero per consentirne la nascita. “Nella loro forma attuale, queste strutture somigliano e mostrano i modelli di espressione genica degli embrioni, ma non sono veri e propri embrioni. Il massimo risultato sarebbe impiantare un embrione nell’utero di una femmina ricettiva e svilupparlo a termine. Ma mancano delle strutture che consentirebbero loro di impiantarsi nell’utero e svilupparsi ulteriormente“, spiega Zernicka-Goetz. La base di entrambi gli esperimenti è la stessa e anche il tempo di sviluppo: 8,5 giorni (più o meno la metà del tempo di gestazione di una gravidanza di topo, che è di circa 19 o 20 giorni). A differenza dell’esperimento di Hanna, gli embrioni del team di Zernicka-Goetz hanno utilizzato un mix di altri tipi di cellule embrionali che hanno portato all’ulteriore sviluppo di alcune strutture, come il proencefalo, l’area più voluminosa e complessa di questo organo. “Ma il nostro modello di embrione di topo non solo sviluppa un cervello, ma anche un cuore pulsante e tutti i componenti che compongono il corpo“, afferma Zernicka-Goetz. “È incredibile che siamo arrivati così lontano. Questo è stato il sogno del nostro gruppo per anni e l’obiettivo principale del nostro lavoro per un decennio. Alla fine ce l’abbiamo fatta“.
La percentuale di successo è stata dell’1%, che sebbene sia ancora bassa, supera quella dei test del team israeliano, che secondo i loro calcoli hanno raggiunto lo 0,5%. “La frequenza di questi embrioni sintetici è molto bassa: molti collassano pochi giorni prima della maturazione e tutti hanno molti difetti nell’organizzazione di tessuti e organi“, spiega ad ABC Alfonso Martínez Arias, professore di ricerca ICREA e ricercatore in Sistemi di Bioingegneria-MELIS presso l’Università Pompeu Fabra. “Al momento, non è chiaro come questo sistema sostituirà il metodo naturale, che fornisce embrioni in modo più efficiente e robusto”. Anche così, Martínez Arias sottolinea che il punto più positivo di entrambi gli articoli “è che dà l’idea che si tratta di un risultato reale e non di una serie di combinazioni“. “Si tratta di un progresso importante, ma con troppi problemi per pensare di cambiare rapidamente la traiettoria della ricerca”, afferma. Da parte sua, Lluis Montoliu, per il ricercatore presso il Centro Nazionale di Biotecnologie del CSIC (CNB-CSIC): ”Siamo senza dubbio di fronte a una nuova rivoluzione tecnologica, ancora molto inefficiente, ma con un potenziale enorme. Rievoca progressi scientifici spettacolari come la nascita della pecora Dolly, che abbiamo incontrato nel 1997, ricostruendo un embrione con il nucleo di una cellula somatica, o cellule embrionali pluripotenti inducibili, iPS, descritte da Yamanaka nel 2006, che lo hanno portato ad ottenere il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina nel 2012, condiviso con John Gurdon, pioniere della clonazione animale negli anfibi”. Una rivoluzione che naturalmente solleva anche nuovi dilemmi etici, se mai si pensa di trasferire questi esperimenti alla specie umana per la generazione di embrioni umani sintetici. Entrambi gli esperimenti indicano la possibilità di studiare le prime fasi embrionali dei mammiferi senza utilizzare embrioni animali. “Questo periodo della vita umana è ancora misterioso, quindi essere in grado di vederlo accadere in un laboratorio, avere accesso a queste singole cellule staminali, capire perché così tante gravidanze falliscono e come potremmo impedirlo è davvero sorprendente” sottolinea Zernicka-Goetz. I due laboratori indicano anche che ci sono possibilità, a lungo termine, di poter utilizzare questo sistema per creare organi sintetici per i trapianti. “Dovrebbe anche essere possibile influenzare e curare gli organi degli adulti utilizzando le conoscenze che abbiamo su come sono fatti”, afferma il biologo. “L’embrione è la migliore biostampante 3D. Il metodo migliore per creare organi e tessuti adatti“, continua Hanna, che ha spiegato di aver iniziato a testare con le proprie cellule per creare embrioni umani sintetici. Inoltre, sul sito web dell’azienda da lei fondata per studiare questo campo, Renewal Bio, viene spiegato che il suo obiettivo è “rendere l’umanità più giovane e più sana, sfruttando il potere della tecnologia delle cellule staminali“, a cui può essere “applicata un’ampia varietà di malattie umane, tra cui infertilità, malattie genetiche e longevità“. Promesse a parte, senza dubbio il campo degli embrioni sintetici rappresenta uno dei campi scientifici con il maggior potenziale e, anche, il più grande dibattito.
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