Esperimenti sugli embrioni per la crescita di organi umani negli animali

La perenne carenza di organi umani per i trapianti ha portato i ricercatori a volgere lo sguardo sugli animali da allevamento.

Diverse aziende biotecnologiche stanno modificando geneticamente i maiali per rendere i loro organi più compatibili con il corpo umano.

Alcuni scienziati stanno cercando una soluzione diversa: far crescere organi completamente umani in maiali, pecore o altri animali, che verrebbero poi asportati per i trapianti.

Lo scrive un recente articolo di Sciencemag che qui riprendiamo.

La carenza di organi umani per i trapianti ha portato i ricercatori a volgere lo sguardo sugli animali da allevamento

L’idea è biologicamente scoraggiante ed eticamente ardua. Ma alcune équipe stanno rompendo un tabù: far crescere cellule staminali di una specie nell’embrione di un’altra.

Il mese scorso, un gruppo statunitense ha riferito in anteprima di aver sviluppato cellule staminali di scimpanzé negli embrioni di scimmia. E le normative giapponesi, recentemente divenute più permissive, hanno incoraggiato i ricercatori a chiedere l’approvazione per condurre esperimenti allo scopo di aumentare la sopravvivenza delle cellule umane negli embrioni in via di sviluppo di roditori e maiali.

Insoo Hyun, un bioeticista della Case Western Reserve University di Cleveland, Ohio, afferma che il lavoro viene svolto in modo responsabile. I tentativi, come i nuovi ibridi scimpanzé – scimmia, rappresentano «piccoli passi avanti, che permettono di raccogliere dati man mano che si procede», afferma a Sciencemag. «E penso che sia un approccio saggio.»

Alcune équipe stanno rompendo un tabù: far crescere cellule staminali di una specie nell’embrione di un’altra

Alla fine, i ricercatori prevedono di riprogrammare le cellule di una persona in uno stadio di sviluppo primitivo che possono formare la maggior parte dei tessuti e iniettare queste cellule staminali pluripotenti indotte (IPS) nell’embrione di un’altra specie. L’embrione verrebbe impiantato nell’utero di un surrogato e lasciato crescere a grandezza naturale per servire come donatore di organi. Le cellule IPS potrebbero provenire dalla persona in attesa di trapianto o, in un approccio potenzialmente più rapido e meno costoso, gli organi umani potrebbero essere fatti crescere in anticipo da cellule di altri donatori, compatibili con le proteine chiave della segnalazione immunitaria per prevenire il rigetto.

L’embrione verrebbe impiantato nell’utero di un surrogato e lasciato crescere a grandezza naturale per servire come donatore di organi

Finora, l’impresa è stata tentata solo nei roditori. Nel 2010, il biologo delle cellule staminali Hiromitsu Nakauchi e il suo team presso l’Università di Tokyo, hanno fatto crescere il pancreas in topi che non potevano formarli. Nel 2017, Nakauchi e colleghi hanno curato il diabete nei topi trapiantando tessuto pancreatico di un topo, che produce insulina, cresciuto in un ratto.

Ma il successo ottenuto coi roditori non si è ripetuto con gli animali più grandi ed evolutivamente differenti.

Nel 2017, il biologo cellulare Jun Wu e i colleghi del laboratorio di Juan Carlos Izpisua Belmonte presso il Salk Institute for Biological Studies di San Diego, California, hanno riferito che quando avevano inserito embrioni di suino in cellule IPS umane e impiantati nelle scrofe, circa la metà dei feti risultava rachitica e a crescita lenta. Quelle che dopo un mese di gestazione presentavano dimensioni normali avevano pochissime cellule umane.

Quando i ricercatori dell’Istituto Salk hanno inserito embrioni di suino in cellule IPS umane e impiantati nelle scrofe, circa la metà dei feti risultava rachitica e a crescita lenta

Wu, che oggi lavora al Southwestern Medical Center dell’Università del Texas a Dallas, da allora ha studiato il modo in cui le cellule staminali umane interagiscono in laboratorio con cellule staminali di primati non umani, ratti, topi, pecore e mucche. Ha scoperto quello che definisce «un fenomeno molto eccitante: una competizione tra cellule di diverse specie». Paragonate alle cellule di animali lontanamente collegati, le cellule umane tendono a morire, e il team sta ora cercando di capire il meccanismo.

«Penso che siamo vicini» dice Wu alla giornalista di Sciencemag.

Ma la competizione non è l’unico problema. Le cellule IPS di primate sono anche più avanzate dal punto di vista dello sviluppo, o “pronte”, rispetto alle cellule staminali di roditori utilizzate nei precedenti esperimenti di successo. Pertanto, hanno meno probabilità di sopravvivere in un embrione, afferma Nakauchi, che ha anche un laboratorio alla Stanford University di Palo Alto, in California. Per aiutare le cellule IPS dei primati a svilupparsi, il suo team di Stanford e i suoi collaboratori le hanno dotate di un gene che impedisce la morte cellulare. Negli esperimenti riportati il mese scorso, hanno studiato le modifiche da apportare alle cellule nell’embrione di una specie di primati strettamente correlata.

«Un fenomeno molto eccitante: una competizione tra cellule di diverse specie»

Per evitare di sollevare discussioni etiche, il team ha deciso di non utilizzare cellule IPS umane. Se a un embrione di primati non umani con l’aggiunta di cellule umane fosse permesso di svilupparsi in un surrogato e molte cellule umane sopravvivessero e proliferassero, il risultato sarebbe uno sviluppo di primati ibridi senza precedenti.

«Le persone sono preoccupate che il confine tra uomo e animale possa diventare sfumato», afferma Misao Fujita, bioeticista dell’Università di Kyoto in Giappone che ha recentemente condotto un sondaggio sugli atteggiamenti nei confronti degli ibridi animale-uomo nel pubblico giapponese.

Gli intervistati erano particolarmente preoccupati che tali animali potessero avere una maggiore intelligenza o trasportare spermatozoi e ovuli umani.

Paragonate alle cellule di animali lontanamente collegati, le cellule umane tendono a morire, e il team sta ora cercando di capire il meccanismo

Il team di Nakauchi ha invece modificato le cellule IPS dal parente umano più vicino, lo scimpanzé, e le ha messe in embrioni di macaco rhesus. Hanno scoperto che, rispetto alle cellule IPS di scimpanzé non modificate, le cellule con il gene che promuove la sopravvivenza avevano maggiori probabilità di resistere nei 2 giorni successivi all’inserimento in un embrione di scimmia di 5 giorni.

È difficile mantenere in vita un embrione di scimmia in un piattino da laboratorio per più di una settimana, dice Nakauchi, ma il suo team ha in programma di far crescere ulteriormente gli ibridi impiantandoli negli uteri di macachi femmine «nel prossimo futuro.»

«Le persone sono preoccupate che il confine tra uomo e animale possa diventare sfumato»

Nakauchi ha anche presentato proposte a un comitato governativo in Giappone per poter inserire il gene che promuove la sopravvivenza nelle cellule staminali umane e iniettarle in embrioni di topo, ratto e maiale – ma non in primati non umani – che mancano di un gene fondamentale per lo sviluppo del pancreas. I ricercatori sperano che, come nei precedenti esperimenti sui roditori, le cellule umane inizino a formare il pancreas mancante.

Il suo team impianterebbe gli embrioni in animali surrogati ma li rimuoverà per lo studio prima che raggiungano il termine. Le proposte sono un test iniziale per le nuove linee guida legali in Giappone, che a marzo ha revocato il divieto assoluto di coltivare esemplari uomo-animale dopo i 14 giorni o di impiantarle in un utero.

Altri gruppi stanno perfezionando diversi metodi per mettere a punto cellule staminali compatibili. A gennaio, un team dell’Università di Yale e dell’Axion Research Foundation di Hamden, nel Connecticut, ha affermato di aver sviluppato cellule IPS di scimmia con sostanze chimiche che hanno generato modelli di espressione genica come quelli delle cellule staminali embrionali di topo, con maggiori probabilità di sopravvivere di un ibrido.

La possibilità di creare organi che si adattano meglio ai destinatari umani fa sì che il suo laboratorio e altri studino le cellule staminali e gli embrioni, sperando di ridurre il divario tra le specie.

Ad aprile, il biologo delle cellule staminali della Yale University Alejandro De Los Angeles ha riferito che la tecnica ha causato cambiamenti simili nell’espressione genica nelle cellule IPS umane. Sta ora considerando di testare come queste cellule possano resistere in un topo o in un altro embrione non umano.

Ma negli Stati Uniti esistono ostacoli da affrontare. Non vi è alcun divieto assoluto, ma nel 2015 il National Institutes of Health (NIH) di Bethesda, nel Maryland, ha sospeso la revisione delle domande di sovvenzione per la ricerca che prevede l’inserimento precoce di cellule staminali pluripotenti umane – siano esse cellule IPS o cellule di embrioni umani – in embrioni di vertebrati non umani.

A chi, come certi vegani, predica l’antispecismo e al contempo la cessazione degli esperimenti sugli animali, diciamo questo: proprio grazie a quegli esperimenti, stanno riducendo la distanza tra le specie – materialmente, geneticamente.

Dopo la protesta di alcuni ricercatori, nel 2016 l’agenzia ha proposto di revocare il divieto mantenendo il blocco dei finanziamenti su specifici esperimenti, incluso l’inserimento di cellule staminali umane nei primi embrioni di primati non umani e l’allevamento di animali ibridi  che potrebbero avere ovuli o spermatozoi umani. La proposta è «ancora in esame», secondo un portavoce dell’NIH.

La moratoria «ha avuto un impatto molto significativo sullo stato di avanzamento di questo settore», afferma Pablo Ross, biologo riproduttivo dell’Università della California, Davis, che fa ricerche sugli ibridi. «Alcune questioni che vengono sollevate devono essere prese sul serio, ma penso che abbiamo gli strumenti per farlo, e [questi interrogativi] non dovrebbero impedirci di perseguire l’obiettivo».

A causa del ritmo lento della ricerca sugli ibridi, anche alcuni dei sostenitori prevedono che lo xenotrapianto – l’uso di tessuti non umani, ad esempio organi di suini modificati, per i trapianti – supererà il loro approccio alla clinica. «Ora lo xenotrapianto è al centro dell’attenzione», afferma Wu, e «noi siamo in ritardo».

Ma la possibilità di creare organi che si adattano meglio ai destinatari umani fa sì che il suo laboratorio e altri studino le cellule staminali e gli embrioni, sperando di ridurre il divario tra le specie.

A chi, come certi vegani, predica l’antispecismo e al contempo la cessazione degli esperimenti sugli animali, diciamo questo: proprio grazie a quegli esperimenti, stanno riducendo la distanza tra le specie – materialmente, geneticamente. Nella carne – e, ci chiediamo, forse anche nello spirito?