{"id":81158,"date":"2023-08-18T10:00:03","date_gmt":"2023-08-18T08:00:03","guid":{"rendered":"https:\/\/appelloalpopolo.it\/?p=81158"},"modified":"2023-08-16T14:54:50","modified_gmt":"2023-08-16T12:54:50","slug":"embrioni-sintetici-o-modelli-di-embrione-le-sfide-aperte-della-ricerca","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/appelloalpopolo.it\/?p=81158","title":{"rendered":"Embrioni sintetici o modelli di embrione? Le sfide aperte della ricerca"},"content":{"rendered":"

di SCIENZA IN RETE (Camilla Orlandini)<\/strong><\/p>\n

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La recente creazione di strutture simil-embrionali umane spinge la societ\u00e0 a porsi nuovi interrogativi sull’identit\u00e0 dei prodotti della biologia sintetica: cosa sono queste entit\u00e0, embrioni o modelli? La risposta per\u00f2 obbliga a rispolverare un’antica questione, mai risolta, riguardo la definizione di embrione per s\u00e9: quando un aggregato di cellule che lavora in modo coordinato diventa una vita umana individuale?<\/p>\n

Nell’immagine: blastoide umano derivato da cellule staminali embrionali, marcato per la molecola Z0-1 (giallo) che individua le giunzioni strette tra cellule; per la molecola CDH1 (magenta) che individua le giunzioni aderenti e per la molecola aPKC (ciano) espressa nel dominio apicale. I blastoidi sono strutture modello della blastocisti, una delle prime fasi dello sviluppo dell’embrione.\u00a0<\/em><\/p>\n

Crediti immagine: Nicolasrivron, CC BY-SA 4.0 via Wikimedia Commons<\/em><\/p>\n

Gi\u00e0 nel leggerlo, il termine \u201cembrione sintetico\u201d suscita un po\u2019 di inquietudine, figuriamoci se accostato all\u2019aggettivo \u201cumano\u201d. Eppure, lo scorso mese di giugno sembrava proprio che gli embrioni sintetici umani fossero diventati una realt\u00e0, almeno cos\u00ec titolavano i media, inneggiando chi alla rivoluzione, chi allo scandalo. Ma che cos\u2019\u00e8, e cosa non \u00e8, un modello sintetico di embrione umano? Perch\u00e9 il punto \u00e8 tutto qui: parliamo di modelli, non di embrioni veri e propri.<\/p>\n

Tutto comincia il 14 giugno 2023, quando al congresso annuale dell\u2019International Society for Stem Cell Reaserch, Magdalena Zernicka-Goetz, ricercatrice dell\u2019universit\u00e0 di Cambridge e del California Institute for technology (Caltech), annuncia di aver messo a punto il modello di embrione umano sintetico mai sviluppato fino a oggi, e rilascia un\u2019esclusiva al giornale britannico the Guardian in cui racconta parte dei risultati ottenuti. \u00abPossiamo creare modelli simili a embrioni riprogrammando cellule staminali embrionali\u00bb spiega, e aggiunge che il loro modello \u00e8 il primo a presentare determinate strutture e caratteristiche embrionali umane. Il Guardian poi esplicita la controversia: \u00abC\u2019\u00e8 una significativa domanda, ancora senza risposta, rispetto alla potenzialit\u00e0, teorica, che queste strutture si sviluppino in esseri viventi\u00bb.<\/p>\n

La comunit\u00e0 scientifica per\u00f2 non si sbilancia, prima vuole vedere i dati, cos\u00ec il giorno dopo, il 15 giugno, Zernicka-Goetz pubblica i risultati completi sotto forma di preprint, la versione di un articolo scientifico non ancora controllata da una commissione di pari. Peccato che in quello stesso giorno venga pubblicato anche un altro preprint, dal laboratorio di Jacob H. Hanna del Weizmann Institute of Science in Israele, che mostra risultati simili, se non addirittura pi\u00f9 avanzati. \u00abCrescere modelli di embrioni a stadi sempre pi\u00f9 avanzati di sviluppo sta diventando una gara altamente competitiva, provocando discussioni sul merito effettivo delle dichiarazioni fatte\u00bb avverte Philip Ball, scrittore e giornalista scientifico, in un editoriale della rivista Nature. Una gara accademica e commerciale, che avanza a colpi di brevetto, visto che molti ricercatori attivi nello sviluppo di modelli embrionali da cellule staminali (Zernicka-Goetz e Hanna compresi), hanno domande di brevetto aperte per le tecniche e i protocolli utilizzati. Dichiarazioni rivoluzionarie a parte quindi, che cosa sono effettivamente questi modelli embrionali umani?<\/p>\n

Come si crea un modello embrionale umano in laboratorio<\/strong><\/p>\n

Il 27 giugno la rivista scientifica Nature ha pubblicato la versione definitiva dei risultati di Zernicka-Goetz: il gruppo di ricerca ha usato cellule staminali embrionali pluripotenti, quindi in grado di differenziarsi in tutti i tessuti del corpo umano, prelevandole dalla massa interna (una popolazione di cellule che si svilupperanno nel corpo dell\u2019embrione e solo in alcuni tessuti extraembrionali ) di embrioni naturali, derivati dall\u2019unione di uno spermatozoo con una cellula uovo, donati alla ricerca dai centri di fecondazione assistita in quanto non adatti all\u2019impianto in utero. Una volta prelevate, parte di queste cellule sono state riprogrammate geneticamente in maniera da indirizzarne il differenziamento verso le due linee cellulari che, sviluppandosi, formano i tessuti extra embrionali, quali la porzione embrionale della placenta e il sacco vitellino. I ricercatori hanno poi messo insieme queste tre tipologie di cellule (i precursori dei tessuti extraembrionali e le staminali embrionali non trattate che formano l\u2019embrione vero e proprio) e ne hanno osservato il comportamento. Le cellule si sono spontaneamente aggregate e organizzate a formare una struttura tridimensionale molto simile a un embrione umano all\u2019ottavo giorno di sviluppo, quindi poco dopo l\u2019impianto, saltando gli stadi precedenti ed esprimendo alcuni geni distintivi delle popolazioni cellulari e dello stato differenziativo tipici di quella fase. Procedendo con lo sviluppo, gli aggregati di cellule seguivano alcuni processi tipici dell\u2019embriogenesi, fino, in alcuni \u2013 rari \u2013 casi, alla rottura della simmetria, quel momento fondamentale in cui il futuro embrione specifica quale parte sar\u00e0 il sopra, quale il sotto e quale estremit\u00e0 sar\u00e0 il davanti e quale il dietro del corpo. Secondo i ricercatori, queste strutture lasciano intravedere parte dei vari processi di transizione che affronta l\u2019embrione umano durante lo sviluppo.<\/p>\n

I risultati di Jacob Hanna sono ancora pi\u00f9 avanzati: Bailey Weatherbee, prima autrice del lavoro di Magdalena Zernicka-Goetz, ammette al Guardian che loro non sono arrivati ad avere le strutture presenti nei risultati di Hanna. Il laboratorio di Israele ha impiegato una tecnica simile, usando cellule staminali embrionali umane, ma senza modificarle geneticamente. Il gruppo ha indotto l\u2019espressione transitoria di alcuni marker per indirizzare parte di queste cellule verso destini extraembrionali e dopo averle lasciate aggregare spontaneamente, ha ottenuto delle strutture tridimensionali che ricapitolano l\u2019organizzazione spaziale di tutti i compartimenti dell\u2019embrione al settimo giorno post-fecondazione (subito dopo l\u2019impianto), seguendone poi lo sviluppo fino al quattordicesimo, limite oltre il quale, per legge, non \u00e8 possibile coltivare embrioni umani nei paesi in cui \u00e8 consentita la sperimentazione. Gli aggregati hanno mostrato diversi segni distintivi dell\u2019embriogenesi umana, come la rottura della simmetria, qui ottenuta nella maggior parte dei casi, la formazione del disco bilaminare e l\u2019espressione di diversi geni che hanno validato la composizione e l\u2019identit\u00e0 delle popolazioni cellulari in via di differenziamento. L\u2019obiettivo, chiariscono i ricercatori nella discussione del paper, \u00e8 quello di costruire un modello che mostri le principali strutture e i processi fondamentali dell\u2019embriogenesi, non creare qualcosa che sia uguale a un embrione. E questo \u00e8 il punto fondamentale.<\/p>\n

Cosa distingue un modello da un embrione<\/strong><\/p>\n

Viste le incredibili somiglianze tra le strutture ottenute dai due laboratori e un embrione umano vero e proprio, ci si potrebbe chiedere invece: quanto sono diversi? Tanto.<\/p>\n

Per riassumere, secondo la visione piuttosto critica, espressa su twitter e al Science Media Center di Alvaro Martinez Arias, biologo dello sviluppo dell\u2019universit\u00e0 Pompeu Fabra di Barcellona, quelle di Magdalena Zarnicka-Goetz sono \u00abstrutture debolmente organizzate di cellule diverse\u00bb e \u00abnon c\u2019\u00e8 nulla in quei risultati da poter considerare analogo all\u2019embrione. \u00c8 un lavoro iniziale\u00bb. Critica drastica a parte, vero \u00e8 che l\u2019articolo scientifico stesso evidenzia i limiti dei risultati: le strutture mancano di alcune popolazioni cellulari, altre hanno un\u2019espressione molto diversa dei geni e nella maggior parte dei casi, l\u2019epiblasto, una struttura cellulare da cui derivano il sacco amniotico e il corpo dell\u2019embrione, si differenzia solo in sacco amniotico. \u00abMancano ancora molte informazioni\u00bb commenta Carlo Alberto Redi, professore all\u2019universit\u00e0 di Pavia e presidente del comitato etico della Fondazione Umberto Veronesi, \u00abNon sappiamo nulla dei marker epigenetici per esempio\u00bb, le modificazioni del DNA che contengono diverse informazioni per il differenziamento cellulare. Anche il gruppo di Hanna chiarisce che le strutture ottenute ricapitolano solo parte delle caratteristiche e dei processi dell\u2019embrione umano.<\/p>\n

Ulteriori conferme di queste differenze provengono dai dati nel mondo animale: nel 2022, sia il laboratorio di Hanna che quello di Zernicka-Goetz hanno pubblicato i risultati di modelli di embrioni di topo ottenuti con tecniche analoghe alla versione umana, che per\u00f2 hanno potuto lasciar sviluppare per pi\u00f9 tempo. In entrambi i casi, le cellule staminali di partenza si sono autoassemblate a formare strutture simil-embrionali e sono andate incontro a una prima organogenesi. I modelli presentavano delle formazioni cerebrali precoci (prosencefalo e mesencefalo), una struttura pulsante simile al cuore, il tubo digestivo e i somiti. Lo sviluppo per\u00f2 non \u00e8 progredito oltre gli 8,5 giorni (equivalente alla terza settimana di sviluppo nell\u2019uomo), nonostante il sistema di coltura avesse provato di poter mantenere un embrione di topo fino all\u2019undicesimo giorno di sviluppo. Inoltre, parte delle cellule presentavano un\u2019espressione genetica aberrante, cos\u00ec come parte delle strutture, per esempio i proto-cuori avevano dimensioni anomale.<\/p>\n

I modelli animali hanno permesso inoltre di testare l\u2019impianto. Le strutture di Hanna e di Zernicka-Goetz rappresentano una fase dello sviluppo embrionale post-impianto, ma vi sono altri modelli di embriogenesi integrata (ovvero che hanno tutte le popolazioni cellulari iniziali per poter costituire, in potenza, un embrione completo) che simulano l\u2019embrione in una fase pre-impianto (blastocisti) e con cui quindi si pu\u00f2 testare questo processo. I risultati pi\u00f9 recenti arrivano dalla scimmia: lo scorso aprile, il gruppo di Zhen Liu dell\u2019Accademia Cinese delle Scienze di Shanghai, ha ottenuto dei blastoidi, modelli di blastocisti, da cellule staminali embrionali di macaco, e le ha lasciate sviluppare per venti giorni. Al diciassettesimo giorno, la maggior parte delle strutture (481 su 485) si erano disgregate e quelle impiantate al sesto giorno in otto femmine avevano indotto dei primi sintomi di gravidanza in tre esemplari, scomparendo per\u00f2 dopo una settimana dall\u2019impianto, senza mai svilupparsi oltre. Visti i dati, \u00e8 d\u2019obbligo domandarsi se il termine \u201cembrione sintetico\u201d non sia piuttosto prematuro.<\/p>\n

Nonostante gli apparenti fallimenti \u00e8 chiaro per\u00f2 che la comunit\u00e0 scientifica \u00e8 alla ricerca di un modello, umano o animale, che pur non essendo uguale a un embrione, ne simuli parte dei processi di sviluppo e ci fornisca degli indizi su come un essere vivente si costituisce. E la motivazione \u00e8 semplice: ne abbiamo bisogno.<\/p>\n

Perch\u00e9 abbiamo bisogno di modelli embrionali\u00a0<\/strong><\/p>\n

Il 60% delle gravidanze fallisce nella seconda settimana dopo l\u2019impianto nell\u2019utero e la met\u00e0 degli embrioni non riesce neanche a impiantarsi. Comprendere le cause degli aborti spontanei \u00e8 solo una delle ragioni che motivano la ricerca scientifica a cercare un modello che simuli i meccanismi dell\u2019embriogenesi. Al settimo giorno dalla fecondazione, l\u2019embrione si impianta nell\u2019utero e gli scienziati rimangono al buio: la \u201cscatola nera dello sviluppo\u201d, cos\u00ec viene chiamato il periodo che segue l\u2019impianto, soprattutto superato il quattordicesimo giorno, quando inizia la gastrulazione, il processo che disegna i primi schemi corporei dell\u2019embrione, e quando, per legge, non \u00e8 pi\u00f9 possibile coltivare embrioni umani nei Paesi che consentono la sperimentazione.<\/p>\n

Il guadagno di conoscenze che deriverebbe dall’ \u201caprire\u201d questa scatola permetterebbe di studiare l\u2019impatto di diverse malattie genetiche manipolando i geni, e testare la sicurezza di farmaci o determinare quando e a quali concentrazioni \u00e8 meglio somministrare sostanze come l\u2019acido folico, fondamentale per il corretto sviluppo del sistema nervoso in gravidanza. E non solo: \u00abVedere questi meccanismi dispiegarsi ci darebbe indizi importanti sulla formazione degli organi\u00bb spiega Jacob Hanna in un\u2019intervista al Washington Post, \u00abStiamo affrontando delle difficolt\u00e0 nel fare gli organi, e per capire come far diventare cellule staminali degli organi, dobbiamo capire come li fa l\u2019embrione\u00bb, accelerando cos\u00ec la ricerca nella medicina rigenerativa. Allo stesso modo, ne beneficerebbero le tecniche che impiegano cellule staminali adulte: \u00abAumentare le nostre conoscenze sui processi differenziativi aiuterebbe a ottimizzare i protocolli esistenti per il lavoro con le staminali\u00bb commenta Redi \u00abE in modo collaterale, capire i meccanismi di pluripotenza fornirebbe indizi utili per comprendere e rispondere ad alcuni comportamenti delle cellule tumorali\u00bb.<\/p>\n

La controversia etica<\/strong><\/p>\n

Anche se per ora sono solo modelli, lo sviluppo di queste strutture simil-embrionali obbliga tuttavia a una riflessione: per quanto diversi da un embrione, questi modelli ne possiedono, o possederanno, determinate caratteristiche, sufficienti forse a dotarli di un proprio status morale? Riflessione che a sua volta rialimenta l\u2019annosa questione dello statuto dell\u2019embrione: quando un aggregato di cellule che lavorano in modo coordinato diventa una vita umana individuale? Cosa definisce un embrione: lo stadio di sviluppo, l\u2019origine da gameti o la possibilit\u00e0 di svilupparsi in un essere umano? \u00c8 evidente come non ci sia una singola risposta unanime e \u00abQuesto si riflette su una legislazione internazionale a macchia di leopardo, dove ogni stato definisce e tutela l\u2019embrione a modo proprio\u00bb evidenzia Demetrio Neri, professore emerito di bioetica all\u2019universit\u00e0 di Messina e membro della Consulta di bioetica, con sede a Torino.<\/p>\n

Una corrente di pensiero vede lo statuto morale di un\u2019entit\u00e0 vivente aumentare al progredire dello sviluppo, cos\u00ec permettendo di delineare dei limiti, morali e legali, entro i quali per esempio, condurre la ricerca scientifica. La regola dei 14 giorni ne \u00e8 un risultato: negli anni \u201980, dopo la prima fecondazione in vitro, c\u2019era la necessit\u00e0 di regolamentare la conservazione e l\u2019impiego degli embrioni non adatti all\u2019impianto. Viene proposto un limite di 14 giorni, oltre il quale non \u00e8 permesso tenere in coltura un embrione umano. La scelta, arbitraria, ricade sul quattordicesimo giorno perch\u00e9 coincide con la formazione della stria primitiva, una struttura embrionale che segna l\u2019inizio alla gastrulazione: i distretti del corpo iniziano a formarsi, l\u2019embrione non pu\u00f2 pi\u00f9 dividersi in due gemelli, n\u00e9 due gemelli possono fondersi in un unico embrione; \u00e8 un\u2019entit\u00e0 definitivamente individuale. Ma tanto al tempo nessuno era riuscito a coltivare un embrione per pi\u00f9 di cinque giorni: il problema non si dava.<\/p>\n

Oggi, non solo la tecnica non \u00e8 pi\u00f9 limitante, ma sono apparse nuove entit\u00e0 biologiche che necessitano di essere definite e regolamentate. Seppur intesi come modelli, i laboratori devono rispettare la regola dei 14 giorni? Ha senso applicare questa regola se queste strutture non seguono un\u2019embriogenesi canonica, saltando determinati stadi di sviluppo, potenzialmente bypassando la formazione della stria primitiva? Nel 2017, alcuni professori di Harvard esplicitavano questi dubbi, suggerendo che la regola dei 14 giorni venisse rivista e proponendo che i limiti di sviluppo venissero decisi collettivamente, dalla comunit\u00e0 scientifica e dall\u2019opinione pubblica, in base a strutture o caratteristiche che i modelli mostrassero di acquisire, definite \u201cmoralmente problematiche\u201d: per esempio, la formazione di un circuito funzionale nervoso di percezione dolorosa. Nel 2021, l\u2019international Society of Stem Cell Research ha pubblicato le nuove linee guida, in cui invita ad allentare la restrizione a 14 giorni con la proposta di valutare gli esperimenti sui modelli integrati caso per caso, lasciando il divieto di impianto di qualsiasi modello umano.<\/p>\n

La biologia sintetica obbliga a porci nuove domande, inimmaginabili fino a poco tempo fa: \u00abLa scienza progredisce pi\u00f9 veloce della legge. Dobbiamo ripensare l\u2019immagine del corpo umano, perch\u00e9 quella a cui siamo abituati non funziona pi\u00f9\u00bb commenta Neri. Le nuove tecnologie hanno bisogno di essere accompagnate \u00abper una politica che non limiti la scienza, ma la indirizzi e la governi\u00bb. Certo \u00e8 che l\u2019Italia taglia la testa al toro, impedendo qualsiasi tipo di sperimentazione sull\u2019embrione umano che non sia mirata alla salute dello stesso. Peccato che al contempo, non definisca mai cosa \u00e8 un embrione.<\/p>\n

Fonte:\u00a0https:\/\/www.scienzainrete.it\/articolo\/embrioni-sintetici-o-modelli-di-embrione-le-sfide-aperte-della-ricerca\/camilla-orlandini<\/a><\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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