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Le cellule fetali offrono una promessa nei test prenatali
Un'immagine al microscopio realizzata con un dispositivo utilizzato per isolare le singole cellule.
L'anno in cui i Led Zeppelin pubblicarono il loro primo album, nel 1969, i medici in California scoprirono che a volte potevano individuare i cromosomi Y in alcune cellule raccolte dal sangue di una donna incinta. Significava che le cellule provenivano dal bambino, supponendo che fosse un maschio.
La presenza di cellule fetali che circolano nel sangue materno ha immediatamente suggerito che catturarle e analizzarle potrebbe essere un modo per testare i feti per le anomalie genetiche. Ma la corsa per farlo si è trasformata in un calvario di 50 anni e la maggior parte degli scienziati coinvolti nello sforzo l'ha abbandonata. A quanto pare, le cellule fetali nel sangue di una donna incinta sono piuttosto rare. Un'oncia di sangue potrebbe averne 10, o talvolta nessuno, e sono difficili da trovare.
Uno che non si è arreso è Art Beaudet, un acclamato medico-ricercatore e professore presso il Dipartimento di Genetica Molecolare e Umana del Baylor College of Medicine, che afferma che il suo laboratorio ora ha prove preliminari che un simile esame del sangue è possibile. Lo scetticismo sul fatto che qualcuno riuscirà mai a farlo funzionare è enorme, riconosce Beaudet, che stima che fino a una dozzina di società biotecnologiche fondate per sviluppare la diagnostica prenatale basata su cellule fetali hanno ammesso la sconfitta e hanno chiuso i battenti. È stato un lungo, duro lavoro.
Il motivo per cui un tale test potrebbe trasformare la medicina prenatale è che una cellula fetale in genere porta una copia perfetta di un genoma fetale. Se gli scienziati sono in grado di catturare in modo affidabile e ripetuto tali cellule nel sangue di una madre, significherebbe un tesoro di dati senza precedenti e un modo per identificare i feti con gravi problemi genetici prima della nascita. Alla fine, se un tale test fosse ampiamente adottato, le informazioni su ogni lettera del DNA in ogni futuro bambino potrebbero essere rivelate.
Attualmente, molte donne optano per un diverso tipo di esame del sangue che esegue la scansione del DNA fetale che fluttua nel flusso sanguigno di una madre. Questi test NIPT (per test prenatali non invasivi) sono stati un vantaggio commerciale perché sono un modo semplice ed economico per lo screening della sindrome di Down, che è causata da un cromosoma in più. Ma Beaudet pensa di aver inconsapevolmente aumentato il numero di anomalie genetiche che non sono state rilevate, perché mentre non individuano problemi genetici minori, hanno ridotto il numero di donne che cercano l'amniocentesi tradizionale, il gold standard dei test prenatali, che coinvolge inserendo un lungo ago nell'addome di una donna incinta per raccogliere le cellule per l'analisi.
Beaudet dice che ciò che lo ha motivato è il flusso costante di famiglie che danno alla luce bambini con disabilità molto gravi. Il test inizierà identificando eliminazioni e duplicazioni all'interno di un cromosoma (cioè porzioni mancanti o aggiuntive), comprese quelle classificate come de novo, il che significa che sono nuove per il feto piuttosto che essere ereditate dal genitore. Come il NIPT, il test cellulare rileverebbe anche errori cromosomici più grandi come trisomie o copie extra di un cromosoma.
Una volta stabilito questo processo, Beaudet passerebbe alla ricerca di mutazioni de novo più piccole, che emergono in circa 500 geni e colpiscono fino a una su 200 gravidanze. Presi insieme, questi errori sono cinque volte più frequenti della sindrome di Down, dice. Sono responsabili di una serie di condizioni rare, inclusi alcuni casi di autismo e sindrome di Prader-Willi, che provocano disabilità intellettiva e fame incontrollata che possono portare all'obesità.
Beaudet ha collaborato con due società, Arcedi Biotech e RareCyte, che dispongono di una tecnologia per individuare e selezionare una cellula tra milioni in un campione di sangue. RareCyte, con sede a Seattle, utilizza uno scanner delle dimensioni di un grande forno a microonde per esaminare campioni di sangue di donne in gravidanza e individuare i trofoblasti o le cellule della placenta che condividono il DNA del feto. Una cannuccia microscopica viene utilizzata per aspirare una determinata cellula. Lo scienziato Baylor afferma che i suoi dati mostrano che è possibile analizzare il DNA di singole cellule in modi che imitano i risultati di altri test, ma ammette che la tecnologia non è ancora abbastanza automatizzata o coerente per essere offerta di routine. Abbiamo fatto progressi fenomenali negli ultimi due anni, dice. Ma dobbiamo dimostrare nel tempo che saremo diversi.
Diana Bianchi, genetista e neonatologa del Tufts Medical Center, che ha lavorato per anni allo studio delle cellule fetali, ritiene che il compito rimanga troppo difficile. Inoltre, il modo in cui il DNA viene letto da una cellula (deve essere prima copiato molte volte) potrebbe introdurre errori. Sembra molto seducente, come dice il vecchio fidanzato: 'Possiamo vederci di nuovo?' dice Bianchi. Ma penso che non sia ancora cambiato nulla nella relazione. La mia sensazione è stata che abbiamo bisogno di un salto fondamentale nella tecnologia o nella biologia per convincere più cellule fetali a circolare.
Bianchi punta invece sull'ulteriore sviluppo degli esami del sangue prenatali esistenti. Quei test, che sono già ampiamente offerti e funzionano bene, cercano frammenti di DNA libero da cellule o sciolto che galleggia nel sangue di una donna incinta. Mentre più del 90 percento del DNA appartiene alla madre, dal 5 al 10 percento proviene dalla placenta o dal feto e può essere misurato utilizzando macchine di sequenziamento a fuoco rapido. Tali test possono trovare grossi problemi come un cromosoma in più, ma a causa del modo in cui il DNA della madre e del bambino è mescolato insieme, non possono ancora individuare in modo affidabile errori più piccoli che sono ancora gravi.
L'arte non è una persona stupida, dice Ronald Wapner, genetista clinico e specialista in medicina materno-fetale presso il Columbia University Medical Center, che anni fa condusse una simile caccia alle cellule fetali. Ha partecipato a una crociata per trovare le cellule fetali. Ci sta lavorando da molto tempo. Perché diavolo andare in questa crociata? Perché cambierebbe tutto.
Alla fine, le cellule potrebbero essere un modo per ottenere regolarmente una sequenza genica completa, rendendo possibile individuare anche singole modifiche alle lettere del DNA. Con una cellula, dice Wapner, potresti sequenziare un feto e trovare mutazioni puntiformi [quelle che coinvolgono una singola base nucleotidica], cosa che praticamente non puoi fare ora.'
Beaudet spera che Baylor possa scalare fino a eseguire 10 test a settimana su base di ricerca entro i prossimi mesi. Il passo successivo sarebbe commercializzare il test, probabilmente per circa $ 3.000, anche se il prezzo dovrebbe scendere a meno di $ 1.000 per essere competitivo con i test del DNA senza cellule. Per il momento, sarebbe raccomandata la conferma dei risultati tramite test invasivi.
Beaudet pensa anche che sia possibile che catturare le cellule possa essere un modo per sequenziare l'intero genoma di un feto, cosa che dice che proverà a fare. Ma l'idea che i genitori possano conoscere in anticipo l'intero corredo genetico del loro bambino - ogni rischio per la salute o il colore dei suoi capelli - rimane controversa. Ci sarebbe un dibattito sul fatto che sia giusto per il feto, dice Beaudet. Dice che Baylor si sta concentrando invece sull'individuazione di problemi di salute devastanti: l'importante è trovare mutazioni molto gravi che causano disabilità molto gravi. Questo è il punto focale.