Scoperto il Sacro Graal della biologia, “responsabile” dell’embrione umano

È stata pubblicata sulla rivista Nature la ricerca condotta dal gruppo di Ali Brivanlou, della Rockefeller university di New York, che descrive per la prima volta il “corriere” di geni e proteine che indica a ogni cellula quale sarà il suo destino, se contribuirà cioè a costruire il cervello piuttosto che il fegato e la pelle

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Inseguito da un secolo, il “responsabile” che organizza l’embrione umano ora non è più un mistero. Organizzandosi nell’abbozzo di un embrione umano, le cellule staminali umane sono diventate un laboratorio straordinario da utilizzare per e in molteplici modi, permettendo  inoltre di “capire come si forma un embrione e come si organizza“, così come di capire che cosa accade quando una cellula epiteliale si trasforma in una cellula mesenchimale: “è quello che succede nei tumori, nei primissimi stadi dello sviluppo”. Un’altra prospettiva importante riguarda la cosiddetta genomica sociale: “Abbiamo l’opportunità di saggiare la pericolosità e i possibili rischi da parte di molecole, elementi, composti, virus e batteri ai quali possiamo essere esposti”.

Le cellule staminali hanno il potenziale di svilupparsi in molti dei tipi cellulari del corpo sia durante i primi mesi di vita dell’individuo sia durante la crescita. In aggiunta, durante tutta la vita dell’essere umano o animale, all’interno di molti tessuti fungono da sistema riparatore interno, con la capacità di replicarsi illimitatamente per rimpiazzare altre cellule danneggiate o morte.

La risposta attesa da anni è arrivata da poche cellule staminali embrionali umane che, grazie agli studi condotti dal gruppo Ali Brivanlou, della Rockfeller  university di New York, hanno cominciato a organizzarsi per dare vita a una struttura grazie alla quale per esempio si potrà osservare in diretta la nascita di un tumore e cercare armi per stroncarlo sul nascere e verificare se e quali farmaci o sostanze presenti nell’ambiente rischiano di provocare danni durante lo sviluppo embrionale. Le cellule staminali embrionali umane, che hanno cominciato a organizzarsi per dare vita a una struttura tondeggiante in un piattino da laboratorio, aiutate da una minuscola impalcatura e da un cocktail di fattori di crescita: si era formata una gastrula in miniatura, ossia la struttura che corrisponde allo stadio primitivo dello sviluppo nel quale l’embrione si organizza in una struttura sferica formata da tre strati concentrici chiamati foglietti embrionali. Le cellule di ciascun foglietto, foglietto embrionale, daranno origine agli organi, alla placenta e alle strutture necessarie perché l’embrione si impianti nell’utero.  Questa versione in miniatura dell’embrione primitivo, chiamata gastruloide, è stata poi messa ulteriormente alla prova ricorrendo a una chimera. E’ stata cioè impiantata in un embrione di pollo per avere la prove ulteriore e definitiva della sua capacità di organizzarsi.

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Un primissimo passo era stato fatto nel 2001, quando un embrione umano è stato ottenuto in laboratorio e fatto sviluppare fino a sei cellule; nel 2016 un embrione umano era stato fatto sviluppare in provetta fino a 13 giorni.  Mancava però la chiave di volta, ossia conoscere il regista che permette all’embrione di svilupparsi. Ora questo insieme di geni è noto e si può osservare in azione subito dopo la fecondazione, quando la nuova struttura comincia a dividersi, generando un insieme di sei-otto cellule tutte perfettamente identiche e totipotenti, ossia in grado di svilupparsi in qualsiasi direzione: ognuna di esse ha le stesse possibilità di diventare una cellula del sangue, della pelle o un neurone.

Secondo Carlo Alberto Redi, direttore del Laboratorio di Biologia dello Sviluppo dell’università di Pavia, “La scoperta dell’organizzatore dell’embrione umano è un lavoro bellissimo sotto ogni profilo”.  Inoltre diventa possibile osservare da vicino che cosa accade quando un individuo comincia a formarsi, o ancora gli effetti sull’embrione di farmaci o di sostanze presenti nell’ambiente.

Ha osservato Redi “non era stato possibile andare oltre le scimmie per avere il quadro degli eventi molecolari che in tutti i vertebrati controllano le prime fasi dell’organizzazione dell’embrione. Per questo va sottolineato il merito dell’esperimento di avere utilizzato le cellule staminali embrionali umane”. E’ emerso così che “l’uomo non fa eccezioni. Quello che adesso abbiamo non sono strumenti per costruire bambini con occhi azzurri e capelli biondi, ma strumenti di conoscenza: abbiamo una piattaforma sperimentale che ha miriadi di usi”.

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La scoperta corona il filone di ricerca inaugurato nel 1924 dagli embriologi tedeschi Hans Spemann e Hilde Mangold, che per primi avevano individuato l’organizzatore dello sviluppo embrionale in cellule di organismi molto semplici, come quelle di salamandra. Le loro ricerche furono premiate con il Nobel nel 1935 (che solo Spemann ritirò, dedicandolo alla sua collaboratrice, morta a soli 26 anni) e sono state la base per gli esperimenti che nel 1996 hanno permesso di riprogrammare l’embrione: da un lato quelle ricerche hanno portato alla clonazione della pecora Dolly e dall’altro hanno permesso di produrre cellule staminali embrionali.

 

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