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Le chimere uomo-animale stanno gestando nelle fattorie di ricerca statunitensi
Sfidando un divieto di finanziamento messo in atto dalla principale agenzia sanitaria americana, alcuni centri di ricerca statunitensi stanno portando avanti i tentativi di far crescere tessuto umano all'interno di maiali e pecore con l'obiettivo di creare cuori, fegati o altri organi necessari per i trapianti.
Lo sforzo di incubare gli organi negli animali da allevamento è eticamente oneroso perché comporta l'aggiunta di cellule umane agli embrioni animali in modi che potrebbero offuscare il confine tra le specie.
Lo scorso settembre, in un capovolgimento della precedente politica, il National Institutes of Health annunciato non sosterrebbe gli studi che coinvolgono tali chimere uomo-animale fino a quando non avesse esaminato più da vicino le implicazioni scientifiche e sociali.
Hiromitsu Nakauchi
L'agenzia, in una dichiarazione, ha affermato di essere preoccupata per la possibilità che lo stato cognitivo degli animali possa essere alterato se si ritrovano con cellule cerebrali umane.
L'azione del NIH è stata avviata dopo aver appreso che gli scienziati avevano iniziato tali esperimenti con il supporto di altre fonti di finanziamento, inclusa l'agenzia statale per le cellule staminali della California. Le miscele uomo-animale vengono create iniettando cellule staminali umane in embrioni animali vecchi di giorni, quindi facendoli gestare nel bestiame femminile.
Sulla base di interviste con tre squadre, due in California e una in Minnesota, CON Revisione della tecnologia stima che negli ultimi 12 mesi negli Stati Uniti siano state stabilite circa 20 gravidanze di chimere suine-umane o pecore-umane, sebbene finora non sia stato pubblicato alcun documento scientifico che descriva il lavoro e nessuno degli animali sia stato portato a termine.
L'entità della ricerca è stata divulgata in parte durante presentazioni realizzato nel campus del Maryland del NIH a novembre su richiesta dell'agenzia. Un ricercatore, Juan Carlos Izpisua Belmonte del Salk Institute, ha mostrato dati non pubblicati su più di una dozzina di embrioni di maiale contenenti cellule umane. Un altro, dell'Università del Minnesota, ha fornito fotografie di un feto di maiale di 62 giorni in cui l'aggiunta di cellule umane sembrava aver invertito un difetto congenito dell'occhio.
Gli esperimenti si basano su una fusione all'avanguardia di tecnologie, comprese le recenti scoperte nella biologia delle cellule staminali e nelle tecniche di modifica genetica. Modificando i geni, gli scienziati possono ora cambiare facilmente il DNA negli embrioni di maiale o pecora in modo che siano geneticamente incapaci di formare un tessuto specifico. Quindi, aggiungendo cellule staminali da una persona, sperano che le cellule umane assumano il compito di formare l'organo mancante, che potrebbe quindi essere raccolto dall'animale per essere utilizzato in un'operazione di trapianto.
Possiamo creare un animale senza cuore. Abbiamo ingegnerizzato maiali privi di muscoli scheletrici e vasi sanguigni, afferma Daniel Garry, cardiologo che guida un progetto di chimere presso l'Università del Minnesota. Sebbene tali maiali non siano vitali, possono svilupparsi correttamente se vengono aggiunte alcune cellule da un normale embrione di maiale. Garry dice di aver già fuso due maiali in questo modo e di aver recentemente vinto una sovvenzione di 1,4 milioni di dollari dall'esercito degli Stati Uniti, che finanzia alcune ricerche biomediche, per cercare di far crescere i cuori umani nei suini.
Lo spettro di un topo intelligente bloccato in un laboratorio da qualche parte che urla 'Voglio uscire' sarebbe molto preoccupante per le persone.
Poiché le chimere potrebbero fornire una nuova fornitura di organi per i pazienti bisognosi e portare anche a scoperte di base, i ricercatori, tra cui Garry, affermano che intendono andare avanti nonostante la posizione del NIH. A novembre, è stato uno degli 11 autori che hanno pubblicato una lettera criticando l'agenzia per aver creato una minaccia al progresso che getta un'ombra di negatività sul loro lavoro.
La preoccupazione è che gli animali potrebbero rivelarsi un po' troppo umani per sentirsi a proprio agio, diciamo che finiscono con cellule riproduttive umane, chiazze di capelli delle persone o semplicemente un'intelligenza superiore. Non siamo vicini all'isola del dottor Moreau, ma la scienza si muove velocemente, ha detto l'etico del NIH David Resnik durante la riunione di novembre dell'agenzia. Lo spettro di un topo intelligente bloccato in un laboratorio da qualche parte che urla 'Voglio uscire' sarebbe molto preoccupante per le persone.
La possibilità che un animale acquisisca coscienza umana è probabilmente scarsa; i loro cervelli sono semplicemente troppo diversi e molto più piccoli. Anche così, per precauzione, i ricercatori che lavorano con le chimere degli animali da fattoria non hanno ancora permesso la nascita di nessuno, ma invece stanno raccogliendo feti per raccogliere informazioni preliminari su quanto sia grande il contributo delle cellule umane ai corpi degli animali.
L'iniezione di cellule di una specie nell'embrione di un'altra crea miscele chiamate chimere. Da sinistra a destra: un topo normale, un topo in parte topo, un topo in parte topo, un topo bianco.
Hiromitsu Nakauchi, un biologo delle cellule staminali della Stanford University, ha iniziato quest'anno a provare a realizzare chimere di pecore umane. Dice che finora il contributo delle cellule umane ai corpi degli animali sembra essere relativamente piccolo. Se l'estensione delle cellule umane è dello 0,5%, è molto improbabile che si arrivino maiali pensanti o pecore in piedi, dice. Ma se è grande, come il 40 percento, allora dovremmo fare qualcosa al riguardo.
Altri tipi di chimere uomo-animale sono già ampiamente utilizzati nella ricerca scientifica, compresi i topi umanizzati dotati di un sistema immunitario umano. Tali animali vengono creati aggiungendo frammenti di fegato e timo da un feto umano (raccolti dopo un aborto) a un topo dopo la sua nascita.
La nuova linea di ricerca va oltre perché prevede il posizionamento di cellule umane in un embrione animale nella fase iniziale, quando è una sfera di appena una dozzina di cellule in una piastra da laboratorio. Questo processo, chiamato complementazione dell'embrione, è significativo perché le cellule umane possono moltiplicarsi, specializzarsi e potenzialmente contribuire a qualsiasi parte del corpo dell'animale mentre si sviluppa.
Nel 2010, mentre lavorava in Giappone, Nakauchi ha utilizzato il metodo di complementazione dell'embrione per dimostrare che poteva generare topi con un pancreas composto interamente da cellule di ratto. Se funziona come nei roditori, dice, dovremmo essere in grado di avere un maiale con un organo umano.
E se l'embrione che si sviluppa fosse principalmente umano? È qualcosa che non ci aspettiamo, ma nessuno ha fatto questo esperimento, quindi non possiamo escluderlo.
Sebbene Nakauchi fosse uno scienziato famoso, le autorità di regolamentazione giapponesi sono state lente nell'approvare la sua idea per le chimere - un uomo maiale come dicono i critici - e nel 2013 Nakauchi ha deciso di trasferirsi negli Stati Uniti, dove nessuna legge federale limita la creazione di chimere. Stanford è stato in grado di reclutarlo con l'aiuto di una sovvenzione di 6 milioni di dollari dal California Institute of Regenerative Medicine, un'agenzia statale istituita dieci anni fa per aggirare l'interferenza politica di Washington.
Sebbene il divieto di finanziamento del NIH non influisca su Nakauchi, ha messo i ricercatori sotto pressione per spiegare lo scopo del loro lavoro. Voglio mostrarti alcune chimere, ha detto Nakauchi quando ho visitato il suo laboratorio a Stanford il mese scorso. Aprì la porta di una piccola stanza contenente incubatrici dove sono conservati gli embrioni chimerici. Poiché un embrione precoce è quasi invisibile all'occhio umano, la stanza ospita speciali microscopi dotati di microaghi utilizzati per iniettarvi le cellule umane.
Il tipo di cellule umane aggiunte sono chiamate cellule iPS, costituite da pelle o sangue riprogrammate chimicamente in cellule staminali più versatili utilizzando una formula vincitrice del premio Nobel sviluppata da uno dei colleghi giapponesi di Nakauchi. Nakauchi afferma che, per comodità, la maggior parte delle cellule iPS che il suo team ha inserito negli embrioni animali sono costituite dal suo stesso sangue, poiché il reclutamento di volontari richiede troppe scartoffie.
Abbiamo bisogno di un consenso speciale se stiamo iniettando negli animali, dice imbarazzato. Quindi provo a usare il mio.
Un maiale all'unità suini dell'Università della California, Davis. Gli scienziati sperano di far crescere organi umani in tali animali.
La parola chimera deriva dalla creatura del mito greco, in parte leone, in parte capra e in parte serpente. Nakauchi dice che la maggior parte delle persone all'inizio immagina che anche le sue chimere siano mostri. Ma dice che gli atteggiamenti cambiano se può spiegare la sua proposta. Uno dei motivi è che se le sue cellule iPS si sviluppano all'interno di un animale, il tessuto risultante sarà effettivamente suo, una specie di pezzo di ricambio perfettamente abbinato. Le persone disperatamente malate nelle liste d'attesa dell'organo potrebbero un giorno ordinare una chimera e aspettare meno di un anno prima che il proprio organo personalizzato sia pronto. Non vedo davvero molti rischi per la società, dice.
Prima che ciò possa accadere, gli scienziati dovranno dimostrare che le cellule umane possono davvero moltiplicarsi e contribuire efficacemente ai corpi degli animali da allevamento. Potrebbe essere difficile poiché, a differenza di ratti e topi, che sono geneticamente abbastanza vicini, gli esseri umani e i maiali hanno condiviso un antenato per l'ultima volta quasi 90 milioni di anni fa.
Per scoprirlo, i ricercatori nel 2014 hanno deciso di iniziare a fecondare gli animali da fattoria con embrioni uomo-animale, afferma Pablo Ross, veterinario e biologo dello sviluppo presso l'Università della California, Davis, dove sono ospitati alcuni degli animali. Ross dice a Davis di aver trasferito circa sei serie di embrioni di maiale-umano in scrofe in collaborazione con il Salk Institute e di aver stabilito altre otto o 10 gravidanze di embrioni di pecora-uomo con Nakauchi. Altre tre dozzine di trasferimenti di suini hanno avuto luogo al di fuori degli Stati Uniti, dice.
Questi primi sforzi non devono ancora produrre organi, dice Ross, ma piuttosto determinare le condizioni ideali per generare chimere uomo-animale. Gli studi alla Davis sono iniziati solo dopo una revisione da parte di tre diversi comitati etici, e anche allora, dice, l'università ha deciso di essere cauta e limitare il tempo in cui gli animali avrebbero potuto svilupparsi a soli 28 giorni (un maiale nasce nel 114 giorni).
A quel punto, il maiale embrionale è lungo solo mezzo pollice, anche se è abbastanza sviluppato per verificare se le cellule umane stanno contribuendo ai suoi organi rudimentali.
Non vogliamo farli crescere fino a livelli di cui non abbiamo bisogno, dal momento che sarebbe più controverso, afferma Ross. La mia opinione è che il contributo delle cellule umane sarà minimo, forse il 3 percento, forse il 5 percento. Ma cosa accadrebbe se contribuissero al 100% del cervello? E se l'embrione che si sviluppa fosse principalmente umano? È qualcosa che non ci aspettiamo, ma nessuno ha fatto questo esperimento, quindi non possiamo escluderlo.