“Ottenuto in laboratorio il primo embrione del tutto artificiale, ossia non generato a partire da ovuli e spermatozoi, ma da cellule staminali”

“Ottenuto in laboratorio il primo embrione del tutto artificiale, ossia non generato a partire da ovuli e spermatozoi, ma da cellule staminali”.

Inizia così il comunicato stampa riportato dall’ANSA per dare conto di un importante lavoro scientifico pubblicato su Nature, la bibbia della letteratura scientifica, dal gruppo guidato da Nicolas Rivron dell’Università di Maastricht in Olanda.

I ricercatori sono riusciti a far assemblare in laboratorio due distinte popolazioni di cellule staminali: quelle che danno origine alla placenta e quelle che andranno poi a generare i vari tessuti, organi e apparati di un organismo vivente.

Prima di raccontare i punti salienti della scoperta è opportuno fare una breve descrizione di come si realizzano le prime fasi dello sviluppo embrionale, da cui tutto è partito!

L’embrione è un’entità biologica che ha inizio con la fecondazione di un ovocito (gamete femminile) da parte dello spermatozoo (gamete maschile). Il processo di fecondazione si attua con una sequenza coordinata di eventi, che ha luogo nella tuba uterina al momento del contatto tra i due gameti per portare alla formazione di una unità biologica distinta e nuova, chiamata inizialmente zigote.

Lo zigote, stadio iniziale dello sviluppo embrionale, comincia quindi il suo “cammino” di discesa, proprio come fosse uno sciatore, dalla tuba uterina fino all’utero, sede dell’impianto dell’embrione. In particolare, una volta formato, lo zigote va incontro ad una serie di divisioni cellulari: si divide in due cellule, successivamente in quattro, poi in otto e così via. Dopo circa tre giorni dalla fecondazione la divisione dello zigote porta alla formazione della morula, uno stadio embrionale formato da circa 16 cellule totipotenti, il cui nome deriva dalla sua particolare morfologia che ricorda il frutto del rovo.

Al quarto giorno l’embrione, chiamato appunto morula, arriva nell’utero. All’interno della morula, formata ora da 32-64 cellule, comincia a penetrare del liquido, si forma gradualmente una cavità, il blastocele, e l’embrione, definito ora blastocisti, è pronto per impiantarsi nell’utero materno. La blastocisti è caratterizzata da uno strato di cellule esterno, il trofoblasto, e da una massa cellulare interna che costituisce l’embrioblasto. Dal trofoblasto avranno origine i tessuti fetali della placenta, mentre dalla massa cellulare interna avranno origine i tre foglietti germinativi (ectoderma, endoderma e mesoderma) da cui deriveranno tutti i tipi cellulari che compongono i vari tessuti, organi e apparati dell’intero organismo. Per tale proprietà le cellule dell’embrioblasto sono definite cellule staminali embrionali pluripotenti.

L’embrione quindi quando arriva allo stadio di blastocisti è pronto per impiantarsi in utero; un processo che coinvolge un dialogo molecolare tra l’embrione e i tessuti materni necessario per garantire il corretto “annidamento” dell’embrione in utero e quindi il successivo sviluppo; il quale senza l’impianto non può verificarsi e l’embrione non impiantato è destinato a morire.

Una condizione questa, del mancato impianto dell’embrione nell’utero materno, alla base del fallimento di molte gravidanze.

Il gruppo di ricerca dell’Università di Maastricht è partito proprio da questa considerazione per studiare i meccanismi alla base dell’impianto e soprattutto i meccanismi coinvolti nei primi stadi dello sviluppo embrionale. Quali sono i segnali che istruiscono le varie popolazioni di cellule staminali? Come si specializzano le varie parti dell’embrione? Chi guida la formazione del trofoblasto e quindi della placenta?

Per rispondere a queste domande il gruppo di ricercatori ha voluto verificare se le due popolazioni di cellule staminali che compongono la bastocisti, quelle cioè più esterne del trofoblasto e quelle più interne dell’embrioblasto, fossero in grado di aggregarsi in vitro, mimando quello che normalmente succede in vivo.

La prima fase dell’esperimento è consistita nell’isolare le due popolazioni di cellule staminali a partire da una blastocisti di topo e di coltivarle su delle piastre di plastica. Sono state prima seminate, sulla piastra di plastica, le cellule della massa più interna e dopo 24 ore sono state aggiunte le cellule della regione più esterna, quella del trofoblasto.

Il primo risultato è stato incoraggiante: le due popolazioni di cellule non rimanevano isolate o distribuite casualmente in un mix eterogeneo di cellule, ma si auto-assemblavano in una struttura molto simile a quella di una vera blastocisti, che i ricercatori hanno definito Blastoide. Analogamente a quanto avviene normalmente per lo sviluppo della blastocisti, il blastoide si formava dai segnali induttivi che originavano dalle cellule della massa interna, le quali erano anche in grado di guidare lo sviluppo della regione più esterna, quella del trofoblasto responsabile della futura formazione della placenta. La natura e la funzione di questi segnali rimaneva ad oggi completamente sconosciuta. Questo studio ha quindi cominciato a svelare i segreti delle primissime fasi dello sviluppo embrionale.

Il passo successivo è stato quello di implementare anche l’aspetto e la “perfetta” organizzazione del blastoide mediante l’aggiunta di alcuni fattori di crescita, conosciuti avere un ruolo nella normale formazione della cavità della blastocisti. Si è quindi generato quello che è stato definito embrione artificiale (blastoide), una sferetta costituita da un involucro esterno chiamato trofoblasto e da una masserella di cellule più interne che ricordano quelle dell’embrioblasto. Il blastoide si presenta quindicome una vera blastocisti non solo per la forma, ma anche per una serie di fattori/marcatori tipici delle due popolazioni cellulari che la compongono.

La domanda che rimaneva da risolvere è se questo blastoide avesse le capacità di impiantarsi in utero, analogamente alla normale blastocisti. Il risultato è stato strabiliante! Il blastoideè stato in grado di impiantarsi in utero, proprio come farebbe una normale blastocisti. Tuttavia, il viaggio dell’embrione artificiale si è interrotto spontaneamente nelle prime fasi dello sviluppo post-impianto, suggerendo che altri fattori sono necessari per garantire il corretto processo di maturazione.

Quali sono le implicazioni di questo studio e quali considerazioni etiche?

Lo studio rappresenta un passo importante per capire i meccanismi alla base dello sviluppo embrionale, capire come le varie componenti cellulari si organizzano per formare un embrione, conoscere i geni che regolano le diverse fasi dello sviluppo embrionale, capire cosa accade e quali fattori entrano in gioco nelle fasi dell’impianto dell’embrione in utero per poter comprendere i meccanismi dell’infertilità; una condizione questa dovuta proprio ad un difetto nell’impianto dell’embrione. Il blastoide potrebbe anche fornire informazioni su come si forma la placenta e quali fattori sono importanti per il dialogo cellulare e molecolare tra madre e feto.

Potrebbero queste ricerche portare ad una deriva e allo sviluppo di esseri umani creati in laboratorio?

Personalmente non credo ad una scienza fatta per nuocere o una scienza che si muova su basi non etiche. L’obiettivo di queste ricerche non è quello di “creare” individui artificiali, ma fornire un vero laboratorio per capire la causa delle cose, indagare i difetti dello sviluppo e sviluppare farmaci che potrebbero favorire la fertilità.

Ogni grande scoperta scientifica sulle cellule staminali embrionali è sempre stata e continua ad essere accompagnata da una serie di prese di posizione tra chi considera la blastocisti persona e chi per quello che realmente rappresenta: una entità biologica fatta da poche centinaia di cellule che difficilmente può essere considerata persona in quanto non possiede le caratteristiche che ne fanno una persona: non ha corpo, non ha cuore, cervello e tutti gli altri organi che si formano solo dopo l’impianto e nella fase di organogenesi.

La storia delle potenzialità di studio e terapeutiche delle cellule staminali embrionali parte da lontano: erano gli inizi degli anni ’80 quando i ricercatori Oliver Smithies e Martin Evans, i quali hanno ricevuto il Nobel per le loro ricerche, riuscirono per la prima volta a isolare e coltivare in vitro cellule staminali di una blastocisti di topo, e qualche decennio più tardi James Thomson e poi tanti altri ricercatori riuscirono a isolare le stesse cellule da blastocisti di primati, uomo compreso.

Da quelle scoperte sono nate tante aspettative per tanti malati; è possibile generare da quelle cellule staminali embrionali qualsiasi tipo cellulare (neuroni, cellule del cuore, del pancreas, del fegato e così via), utile per trattare patologie degenerative come l’Alzheimer, l’infarto del miocardio, il diabete, etc. Nello stesso tempo si è anche acceso non solo un dibattito scientifico, ma soprattutto una sorta di guerratra chi è a favore e chi contro la sperimentazione con le cellule staminali embrionali.

In questa discussione, spesso di opinioni dogmatiche piuttosto che di evidenze scientifiche, diversi scienziati, tra cui diversi premi Nobel, hanno cercato di fare chiarezza, stimolando un dibattito sull’etica pubblica e partendo da considerazioni basate su evidenze scientifiche. Nel 1990 nell’ambito del convegno di Politeia sul tema “La Bioetica” viene promulgata la “Dichiarazione sull’embrione”. Si legge: “Il problema dello statuto dell’embrione umano e del rispetto ad esso dovuto, è uno dei problemi centrali e più controversi della bioetica contemporanea. Per evitare alcune delle ricorrenti confusioni in materia, noi sottoscritti riteniamo di dover affermare che quello relativo all’inizio di una ‘persona’ come quello della sua fine, sia un problema filosofico e concettuale, che deve essere risolto tenendo opportunamente conto delle migliori conoscenze scientifiche disponibili ed adeguandosi ad esse. In questo senso, in quanto scienziati ed operatori del settore, noi affermiamo che le recenti conoscenze relative alla totipotenzialità dello zigote e dell’evoluzione, unita ad altre considerazioni, portano a dire che “prima” del 14° giorno dalla fecondazione (prima dell’impianto, ndr) è da escludersi che l’embrione abbia “vita personale” o sia ‘persona’. Non è nostro compito stabilire con precisione quando ciò avvenga, ma certamente non avviene al momento della fecondazione, bensì in un momento successivo ad essa. Da questo, tuttavia, non consegue che allo ’embrione’ non sia dovuto alcun rispetto, prima del 14° giorno, ma ribadiamo che questo è un problema di ordine diverso dal precedente, che deve essere risolto in base al senso di responsabilità dei ricercatori e in base ad opportuni indirizzi legislativi.”

Dal punto di vista etico, hanno prevalso molto più spesso i principi religiosi e politici piuttosto che principi di “responsabilità sociale della scienza”. La ricerca sulle cellule staminali embrionali ha infatti avuto il periodo più buio con la presidenza Bush che ha bloccato i finanziamenti pubblici per progetti su cellule staminali embrionali; blocco che è poi stato rimosso dal presidente Obama. In Italia invece la ricerca scientifica che si avvalga di staminali embrionali umane, generate in territorio italiano, è assolutamente vietata dalla legge 40, la quale punisce con la reclusione in carcere dai 2 ai 6 anni chi genera e pratica esperimenti su blastocisti umane (art.13). Una interferenza politica tale che non ha eguali in altri paesi democratici.

Il paradosso, tutto italiano, è che si impedisce la derivazione/creazione di nuove blastocisti umane sul territorio italiano, ma è possibile utilizzare cellule derivate daembrioni umani generati altrove ed importate in Italia per fare attività di ricerca. Una sorta di etica alla “Ponzio Pilato”.

La scienza ovviamente non si è fermata di fronte ai vari boicottaggi politici e grazie agli studi pionieristici di Smithies ed Evans qualche decennio più tardi, nel 2007, lo scienziato giapponese Shinya Yamanaka riuscì a “convertire”, “riprogrammare” una cellula adulta in una cellula simile a quella delle staminali embrionali, capace di dare origine a tutto il repertorio cellulare di un intero organismo. Un risultato di una potenzialità straordinaria che sembra aver messo tutti d’accordo: quelli che sono contro la sperimentazione con le cellule staminali embrionali e quelli a favore! Tuttavia, gli stessi ricercatori affermarono che anche se i politici possono approfittare di questa scoperta per tagliare i fondi per la ricerca sulle cellule staminali embrionali, dovrebbero tenere in considerazione le implicazioni etiche che possono derivare da questo nuovo approccio.

Quello infatti che si è scoperto è che una cellula adulta, per esempio quella della pelle o del sangue, riprogrammata a diventare simile alla staminale embrionale è anche in grado di produrre gameti: cellule uovo e spermatozoi che come tali possono formare una nuova entità biologica e quindi potenzialmente un embrione.

Tuttavia, dal giorno di questa scoperta, 2007, nessun “mostro” o uomo artificiale è stato creato. La scienza, per sua natura, non opera per la distruzione e sa anche regolamentarsi per impedire che gli aspetti esaltanti della rivoluzione scientifica vengano indirizzati verso binari antidemocratici e non-etici.

Ci vuole senso critico e soprattutto rigore nella valutazione di ogni cosa.

Sulla base di valori e principi morali a volte diversi e antitetici bisogna giungere alla formazione di un consenso unanimemente condiviso e quindi basato su criteri di oggettività e laicità.

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Antonio Musarò
Figlio del Salento, abitante del mondo, esploratore della conoscenza. Laurea in Scienze Biologiche, Dottorato di Ricerca in Scienze e Tecnologie Cellulari alla Sapienza Università di Roma e Research Fellow presso la Harvard University di Boston (USA) dal 1996 al 2000. Attualmente è professore ordinario di Istologia, Embriologia e Biotecnologie Cellulari presso l'Università di Roma "La Sapienza". Le sue ricerche hanno portato ad importanti risultati pubblicati su riviste scientifiche internazionali tra cui Nature, Nature Genetics, Nature Medicine, Cell Metabolism, PNAS, JCB. Da diversi anni è impegnato nella divulgazione scientifica; è coordinatore delle attività di divulgazione scientifica dell'Istituto Pasteur-Italia ed è direttore scientifico della manifestazione “Festa della Scienza” che si svolge annualmente in Salento (Andrano-LE). Il suo motto: appassionato alla verità e amante del dubbio.