Un embrione di topo è stato coltivato in un utero artificiale: il prossimo potrebbe essere l'uomo

Le fotografie da sole raccontano una storia fantastica: un embrione di topo, completo di cellule cardiache che battono, una testa e l'inizio degli arti, vivo e in crescita in un barattolo di vetro.

Secondo un gruppo scientifico in Israele, che ha scattato la foto, i ricercatori hanno coltivato topi in un utero artificiale per un massimo di 11 o 12 giorni, circa la metà del periodo di gestazione naturale dell'animale.

È un record per lo sviluppo di un mammifero al di fuori dell'utero e, secondo il team di ricerca, gli embrioni umani potrebbero essere i prossimi, sollevando enormi nuove domande etiche.

Questo pone le basi per altre specie, afferma Jacob Hanna, biologo dello sviluppo presso il Weizmann Institute of Science, che ha guidato il team di ricerca. Spero che consentirà agli scienziati di coltivare embrioni umani fino alla quinta settimana.

La crescita di embrioni umani in laboratorio per così tanto tempo, nel profondo del primo trimestre, metterebbe la scienza in rotta di collisione con il dibattito sull'aborto. Hanna crede che gli embrioni cresciuti in laboratorio potrebbero essere un sostituto della ricerca per i tessuti derivati ​​dagli aborti e forse anche una fonte di tessuto per trattamenti medici.

Come hanno fatto

Il team di Hanna ha fatto crescere gli embrioni di topo più a lungo aggiungendo siero di sangue dai cordoni ombelicali umani, agitandoli in barattoli di vetro e pompando una miscela di ossigeno pressurizzata. Hanna paragona il processo a mettere un paziente covid-19 su una macchina di ventilazione.

Questo costringe l'ossigeno nelle cellule, dice. Allora il paziente è molto più felice. Puoi vedere che ha un sistema sanguigno e tutti i principali sistemi di organi funzionano.

Un video realizzato dai ricercatori del Weizmann Institute of Science mostra embrioni di topo con cuori che battono. Il laboratorio sta spingendo fino a che punto gli embrioni possono essere coltivati ​​in laboratorio.

Gli embrioni di topo sono morti solo dopo che sono diventati troppo grandi per consentire all'ossigeno di diffondersi attraverso di loro, poiché mancano del naturale apporto di sangue che una placenta potrebbe fornire.

Il lavoro crea una finestra scientifica sull'embrione precoce, che normalmente è nascosto all'interno dell'utero. In una pubblicazione oggi sulla rivista Nature, il team israeliano descrive una serie di esperimenti in cui hanno aggiunto tossine, coloranti, virus e cellule umane ai topi embrionali in via di sviluppo, il tutto per studiare cosa sarebbe successo.

È un tour de force, molto, molto impressionante, afferma Alfonso Martinez Arias, biologo dello sviluppo e ricercatore di cellule staminali con sede all'Università Pompeu Fabra in Spagna, che non è stato coinvolto nella ricerca.

Avanti: umani

Hanna dice che anche gli scienziati vorranno sviluppare embrioni umani in questo modo. Riconosce che le immagini di embrioni umani cresciuti in laboratorio con una forma approssimativamente riconoscibile (testa, coda e gemme degli arti) potrebbero essere scioccanti. L'equivalente umano dei topi di 12 giorni di Hanna sarebbe un embrione del primo trimestre.

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Con l'accelerazione della tecnologia per manipolare la vita embrionale, i ricercatori vogliono sbarazzarsi del loro più grande segnale di stop.

Capisco le difficoltà. Capisco. Stai entrando nel campo degli aborti, dice Hanna. Tuttavia, afferma di poter razionalizzare tali esperimenti perché i ricercatori studiano già embrioni umani di cinque giorni da cliniche di fecondazione in vitro, che vengono anche distrutti in quel processo.

Quindi consiglierei di coltivarlo fino al giorno 40 e poi di smaltirlo, dice Hanna. Invece di ottenere tessuto dagli aborti, prendiamo una blastocisti e facciamola crescere.

La ricerca fa parte di un'esplosione di nuove tecniche e idee per lo studio dello sviluppo iniziale. Oggi, nello stesso numero di Nature, altri due gruppi di ricerca riportano un balzo in avanti nella creazione di embrioni umani artificiali.

Quei team sono riusciti a convincere le normali cellule della pelle e le cellule staminali a farlo autoassemblarsi in primi embrioni umani simili che chiamano blastoidi, che sono cresciuti per circa 10 giorni in laboratorio. Diversi tipi di modelli artificiali di embrioni sono stati descritti prima, ma quelli descritti oggi sono tra i più completi, perché possiedono le cellule necessarie per formare una placenta. Ciò significa che sono un passo avanti verso l'essere embrioni umani vitali che potrebbero svilupparsi ulteriormente, anche fino alla nascita.

Gli scienziati affermano che non cercherebbero mai di stabilire una gravidanza con embrioni artificiali, un atto che oggi sarebbe proibito nella maggior parte dei paesi.

Invece, dice Hanna, un ovvio passo successivo sarebbe aggiungere questi modelli di embrioni al suo sistema di vasi rotanti e vedere quanto possono svilupparsi ulteriormente. Ci sono voluti sei anni di lavoro molto intenso per portare questo sistema dove è, dice Hanna. Abbiamo l'obiettivo di farlo anche con embrioni sintetici.

All'inizio

Per ora, la tecnologia dell'utero artificiale rimane complessa e costosa, afferma Martinez Arias. Non crede che molti altri laboratori saranno in grado di usarlo, limitandone l'impatto a breve termine, e non è favorevole a coltivare embrioni umani in questo modo: è costoso e complicato, quindi dovremo vedere quanto sia utile .

La tecnologia mouse-in-a-jar ha bisogno anche di altri miglioramenti, dice Hanna. Non è stato in grado di far crescere i topi a partire da un uovo fecondato fino al giorno 12. Invece, ha raccolto embrioni di 5 giorni da topi gravidi e li ha spostati nel sistema di incubazione, dove hanno vissuto un'altra settimana.

Il problema è che attualmente gli embrioni di topo si sviluppano correttamente solo se possono essere attaccati a un vero utero di topo, almeno per un breve periodo. Il team di Hanna sta lavorando per adattare la procedura in modo da poter sviluppare i topi interamente in vitro.

Hanna dice che non è interessato a portare a termine i topi all'interno del laboratorio. Il suo obiettivo è guardare e manipolare lo sviluppo iniziale. Voglio vedere come si svolge il programma, dice. Ho molto da studiare.

Vietato?

Gli studi a lungo termine di embrioni umani vivi che si sviluppano in laboratorio sono attualmente vietati ai sensi del cosiddetto regola dei 14 giorni, una linea guida (e una legge in alcuni paesi) secondo la quale agli embriologi è stato vietato coltivare embrioni umani per più di due settimane.

Tuttavia, un'organizzazione scientifica chiave, l'International Society for Stem Cell Research, o ISSCR, ha in programma di farlo consiglia di revocare il divieto e permettendo ad alcuni embrioni di crescere più a lungo.

Hanna dice che ciò significa che potrebbe coltivare embrioni umani nella sua incubatrice, a patto che i consigli etici israeliani firmino, cosa che pensa che farebbero.

Una volta aggiornate le linee guida, posso candidarmi e sarà approvato. È un esperimento molto importante, dice Hanna. Abbiamo bisogno di vedere gli embrioni umani gastrulare e formare organi e iniziare a disturbarli. Il vantaggio di far crescere gli embrioni umani fino alla terza, quarta e quinta settimana è inestimabile. Penso che quegli esperimenti dovrebbero almeno essere considerati. Se riusciamo a raggiungere un embrione umano avanzato, possiamo imparare così tanto.

Un sistema di bottiglie rotanti sviluppato in Israele può mantenere in vita gli embrioni di topo fuori dall'utero. Gli embrioni vengono esposti all'ossigeno pressurizzato per diversi giorni.

Hanna dice che per rendere tali esperimenti più accettabili, gli embrioni umani potrebbero essere modificati per limitare il loro potenziale di sviluppo completo. Una possibilità sarebbe quella di installare mutazioni genetiche in un canale del calcio in modo da impedire al cuore di battere.

Ho chiesto ad Hanna se avesse chiesto consiglio a esperti di etica oa figure religiose. Ha detto di no. Attende invece il parere del suo organismo professionale e il nulla osta etico dalla sua università.

L'ISSCR è il mio rabbino, dice.

Potrebbero esserci applicazioni pratiche inaspettate della crescita di embrioni umani in barattoli. William Hurlbut, medico e bioeticista della Stanford University, afferma che il sistema gli suggerisce un modo per ottenere organi primitivi, come cellule del fegato o del pancreas, da embrioni umani del primo trimestre, che potrebbero quindi essere ulteriormente coltivati ​​e utilizzati nella medicina dei trapianti. Hanna concorda che questa è una potenziale direzione per la tecnologia.

La frontiera scientifica si sta spostando dalle molecole e dalle provette agli organismi viventi, afferma Hurlbut. Non credo che l'espianto di organi sia così inverosimile. Alla fine potrebbe arrivarci. Ma è molto teso, perché il confine di una persona non è il confine di un'altra persona.

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