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4 Agosto 2022
16:25

Creati i primi embrioni “sintetici” al mondo: possono crescere in uteri artificiali

Sono stati ottenuti dai ricercatori israeliani del Weizmann Institute of Science a partire da cellule staminali di topo coltivate in laboratorio.
A cura di Valeria Aiello
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Un embrione naturale (a sinistra) e un embrione sintetico (a destra) di topo / Credit: Weizmann Institute of Science
Un embrione naturale (a sinistra) e un embrione sintetico (a destra) di topo / Credit: Weizmann Institute of Science

Niente spermatozoi, ovociti e fecondazione, ma solo cellule staminali di topo coltivate in laboratorio: è così che sono stati creati i primi embrioni “sintetici” al mondo, cresciuti in uteri artificiali fino a sviluppare parte del cervello, del tratto intestinale e un cuore pulsante. La rivoluzionaria impresa è stata conseguita da un team di ricercatori del Weizmann Institute of Science di Rehovot, in Israele, che dopo aver messo a punto un efficiente metodo per riprogrammare e riportare le cellule staminali al loro stadio di potenza iniziale (quando hanno il maggiore potenziale per specializzarsi in diversi tipi cellulari) e aver realizzato un dispositivo controllato elettronicamente in grado di far crescere gli embrioni naturali di topo al di fuori dell’utero, sono riusciti ad ottenere i primi embrioni sintetici – chiamati così perché creati senza ovociti fecondati – e farli sviluppare per più di una settimana, quasi la metà del tempo di gestazione di una femmina di topo.

L’approccio, descritto nel dettaglio in uno studio appena pubblicato sulla rivista scientifica Cell, è estremamente prezioso perché potrebbe, in larga misura, aggirare le questioni tecniche ed etiche coinvolte nell’uso degli embrioni nella ricerca e nella biotecnologia, aprendo la strada a nuovi orizzonti circa lo studio su come le cellule staminali formano i vari organi nell’embrione in via di sviluppo. Ma soprattutto, in futuro, potrebbe consentire di coltivare tessuti e organi per i trapianti umani.

L’embrione – ha affermato il professor Jacob Hanna del Dipartimento di genetica molecolare del Weizmann Institute of Science, a capo del team di ricerca – è la migliore macchina per la produzione di organi e la migliore biostampante 3D: abbiamo cercato di emulare ciò che fa”.

Il professor Hanna ha spiegato che gli scienziati sanno già come riportare le cellule mature alla loro staminalità cellulare; tuttavia, andare nella direzione opposta, cioè far differenziare le cellule staminali in cellule specializzate, per non parlare di interi organi, si è rivelato molto più difficile. “Finora, nella maggior parte degli studi, le cellule specializzate erano spesso difficili da produrre o risultavano aberranti, tendendo a formare tessuti non ben strutturati e non adatti al trapianti – ha aggiunto Hanna – . Siamo riusciti a superare questi ostacoli, liberando il potenziale di auto-organizzazione codificato nelle cellule staminali”.

I primi embrioni sintetici di topo cresciuti negli uteri artificiali

Prima di utilizzare il dispositivo per la crescita degli embrioni, i ricercatori hanno trattato una parte delle cellule, al fine di attivare l’espressione di due tipi di geni coinvolti nello sviluppo della placenta e del sacco vitellino, mentre il restante delle staminali è stato impiegato senza alcun particolare intervento. Una volta mescolate insieme e poste all’interno del dispositivo, le cellule si sono aggregate e circa lo 0,5% (50 su circa 10.000) ha formato delle sfere, ognuna delle quali è in seguito diventata una struttura allungata simile a un embrione. E poiché ogni gruppo di cellule era stato marcato con un colore diverso, i ricercatori sono stati in grado di osservare la placenta e il sacco vitellino, nonché lo sviluppo dell’intero embrione.

Giorno 8 di vita di un embrione di topo: un modello sintetico (in alto) e un embrione naturale (in basso) / Credit: Weizmann Institute of Science
Giorno 8 di vita di un embrione di topo: un modello sintetico (in alto) e un embrione naturale (in basso) / Credit: Weizmann Institute of Science

Questi modelli sintetici si sono sviluppati normalmente fino al giorno 8,5 – quasi la metà dei 20 giorni di gestazione del topo  – e rispetto agli embrioni naturali hanno mostrato una somiglianza del 95% sia nella forma delle strutture interne sia nei modelli di espressione genica dei diversi tipi cellulari. Secondo quanto affermato dagli studiosi, gli organi che si sono formati davano ogni indicazione di essere funzionali.

La nostra prossima sfida – ha concluso Hanna – sarà capire come le cellule staminali sanno cosa fare, come si autoassemblano negli organi e trovano la loro strada all’interno di un embrione. E poiché il nostro sistema, a differenza di un utero, è accessibile, potrà rivelarsi utile per modellare difetti di nascita e l’impianto di embrioni umani”.

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