Fini terapeutici della clonazione / Offarm

la clonazione è una realtà che ha dato origine a un controverso dibattito sociale sulla possibilità di clonare gli esseri umani. Queste tecniche sono ancora in fase di sviluppo e le loro possibilità aprono un nuovo percorso verso la cura di malattie come il morbo di Alzheimer, il morbo di Parkinson e il diabete insulino-dipendente.

Importanti progressi nel campo della biotecnologia, della biologia molecolare, della genetica, della biochimica e della fecondazione artificiale hanno reso possibile lo sviluppo di tecniche di clonazione.

La clonazione è intesa come la procedura tecnica mediante la quale un individuo può essere ottenuto da una cellula di un altro individuo esistente, in modo che entrambi siano geneticamente uguali, cioè abbiano gli stessi geni. Anche così, due individui geneticamente uguali non implicano che siano fisicamente uguali, poiché il genotipo (insieme di geni di un individuo) non è lo stesso del fenotipo (insieme di caratteristiche fisiologiche, morfologiche e comportamentali e che sono il risultato delle relazioni dell’individuo con l’ambiente). In breve, solo perché due individui hanno lo stesso genotipo non significa che siano uguali.

La clonazione divenne popolare dopo la nascita della famosa pecora Dolly. Nel 1997, un gruppo di ricercatori scozzesi del Roslin Institute è riuscito a clonare una pecora da una cellula mammaria adulta. Subito dopo aver pubblicato i risultati sulla prestigiosa rivista Nature, è stata generata una grande preoccupazione sociale sulle conseguenze che potrebbero derivare da un uso improprio di queste tecniche, come la clonazione di esseri umani.

Indipendentemente da tutte le controversie, gli scopi terapeutici che queste tecniche di clonazione possono offrire sono molto incoraggianti: sostituire i neuroni danneggiati da un incidente, curare il diabete insulino-dipendente, ripristinare la salute delle persone affette da morbo di Parkinson o Alzheimer e persino ottenere organi per i trapianti evitando problemi di rigetto immunitario.

Sfondo

La parola clone (klon) è di origine greca e significa “sparare”, “ramo” o “gemma”. Nel linguaggio scientifico, il clone è inteso come il gruppo di individui che discendono da un altro per riproduzione asessuata, siano essi batteri, piante o animali.

Il clone non è nuovo, poiché esiste già in natura come via riproduttiva alternativa alla via sessuale. All’origine dell’evoluzione, la riproduzione era asessuata e i discendenti dei microrganismi erano geneticamente uguali ai loro predecessori.

Nel 1952 i primi esperimenti di clonazione con rane (Xenopus laevis) furono condotti con scarso successo, ma nel 1967 furono fatti nuovi progressi, poiché John Gurdon, usando esperimenti di trasferimento nucleare, dimostrò che era possibile clonare una rana dalle cellule nell’intestino. Nel 1986, Neal First, un fisiologo della Madison University, ottenne la prima mucca per clonazione. Ha usato una cellula di un embrione bovino di 6 giorni e con una scossa elettrica l’ha fusa con un uovo fecondato. L’embrione risultante è stato impiantato in una mucca, da cui è nato un vitello. Nel 1993, Jerry Halt, direttore del laboratorio di fecondazione in vitro presso la George Washington School of Medicine, perfezionò la tecnica Neal First dividendo l’embrione in più parti prima dell’impianto, assicurandogli che se un impianto falliva, gli altri potevano essere testati.

Successivamente, Wilmunt e Campbell, due scienziati del Roslin Institute nel Regno Unito, perfezionarono la tecnica del trasferimento nucleare e nel 1995 ottennero i primi mammiferi clonati da cellule differenziate: i vitelli Megan e Morgan. Dopo il successo di questi esperimenti hanno deciso di utilizzare altri tipi di cellule di diversa origine come donatori di nucleo. Infine, nel 1997 è nata la pecora Dolly, il primo mammifero clonato da una cellula adulta.

Alcune delle possibilità con le più alte aspettative di clonazione, è lo studio del meccanismo molecolare di espressione e repressione dei geni

Tecniche

Le cellule del nostro corpo sono divisi in due gruppi: le cellule germinali, nel caso degli esseri umani e la maggior parte dei mammiferi sono le uova e lo sperma, e cellule somatiche, che sono il resto delle celle, e fino ad ora si pensava che essi non potrebbe portare ad un individuo completo.

La principale differenza tra cellule somatiche e germinali è che queste ultime hanno metà della dotazione genetica di una cellula somatica, cioè se le cellule somatiche hanno 46 cromosomi, le cellule germinali subiscono una doppia divisione attraverso il processo di meiosi, in cui riducono la loro dotazione cromosomica della metà (23 cromosomi).

Una metà dei cromosomi materni dall’ovulo e l’altra metà dagli spermatozoi paterni sono necessari per originare un nuovo individuo attraverso la riproduzione sessuale. L’unione delle due cellule germinali si tradurrà in un embrione con un totale di 23 coppie di cromosomi o, ciò che è lo stesso, con un totale di 46 cromosomi.

La clonazione è un tipo di riproduzione asessuata per ottenere individui geneticamente uguali, quindi, contrariamente alla riproduzione sessuale, non esiste una miscela di geni da entrambi i genitori, ma l’individuo clonato contiene i 46 cromosomi della cellula donatrice, quindi sarà geneticamente uguale al suo “genitore”.

La tecnica di clonazione consiste essenzialmente nel fondere il nucleo di una cellula somatica donatrice, che quindi contiene l’involucro genomico completo, con un uovo dal quale il nucleo è stato precedentemente estratto. Una volta fusa, la divisione cellulare viene stimolata e infine impiantata nell’utero dell’animale per sviluppare l’embrione.

Esistono diverse tecniche per ottenere cloni; la prima che spiegheremo è la tecnica per asportazione cellulare. Questa procedura consente di ottenere diversi individui clonati, ma diversi dal loro progenitore. Consiste nel fertilizzare un ovulo con uno sperma in provetta, nel momento in cui la divisione dell’ovulo fecondato ha raggiunto un certo stadio, poco prima che le cellule si siano differenziate per dare origine a diverse funzioni, si separino dalle cellule e da ognuna di esse si ottiene un individuo completo. I nuclei di queste cellule vengono impiantati all’interno di un uovo enucleato (il nucleo è stato rimosso in precedenza) e allevati in una provetta fino a raggiungere lo stadio di 80-100 cellule; infine vengono impiantati all’interno dell’utero, essendo gli animali che nascono cloni l’uno dell’altro, cioè che hanno le stesse informazioni genetiche.

La pecora Dolly è il risultato di un’altra tecnica di clonazione. Non è stato ottenuto da una cellula embrionale, ma da una cellula somatica di una pecora adulta. La novità di questa tecnica era dimostrare che una cellula somatica differenziata, con una funzione specifica, poteva tornare a stadi più primitivi, in modo da poter originare un organismo completo. Per fare ciò, la cellula donatrice doveva prima essere in uno stato di arresto del ciclo cellulare, cioè come se fosse in uno stato di latenza, poiché si ritiene che le molecole regolatrici dell’uovo ricevente agiscano sui nuclei trasferiti riprogrammandoli. Dopo aver trasferito il nucleo della cellula somatica nella cellula uovo del recettore enucleato, sono stati applicati impulsi di corrente elettrica per indurre la fusione cellulare e imitare la stimolazione che normalmente sarebbe eseguita dallo sperma. E ‘ stato infine impiantato nell’utero della madre adottiva. Questo nuovo individuo ha le stesse informazioni genetiche della cellula somatica adulta utilizzata come donatore.

Un anno dopo la nascita della pecora Dolly, l’Università del Massachusetts, con il suo programma Advanced Cell Technology, ha raggiunto la clonazione di un bovino

Le prestazioni della tecnica è molto bassa: dalla fusione di 277 uova enucleate con la corrispondente cellula coltivata sono stati ottenuti solo 29 embrioni, che sono stati trasferiti nell’utero di diverse pecore; da tutti è nato un solo agnello: Dolly.

Un anno dopo la nascita della pecora Dolly, l’Università del Massachusetts, con il suo programma Advanced Cell Technology, ha ottenuto la clonazione di un bovino. I cloni sono stati ottenuti da fibroblasti (tessuto connettivo dell’embrione). I fibroblasti sono cellule che si trovano nelle prime fasi della differenziazione cellulare, cioè non sono differenziate come le cellule di un organismo adulto. Questi cloni avevano anche la particolarità di essere animali transgenici (avevano introdotto un gene umano), con la possibilità di produrre nel latte una proteina utilizzata a scopo terapeutico. Il suo successo è stato relativo, poiché di 6 cloni impiantati solo 4 sono sopravvissuti e uno di loro è morto dopo 5 giorni. Successivamente, sono stati condotti ulteriori esperimenti di clonazione da cellule di diversi tessuti, sia di origine fetale che adulta, ma tutti hanno dato risultati meno positivi.

Scopi terapeutici

La chiave del successo degli esperimenti di Wilmut e dei suoi collaboratori risiede nello studio del ciclo cellulare delle cellule somatiche. Fino ad ora si credeva che una cellula somatica differenziata non potesse ritrovare le caratteristiche della pluripotenzialità. Tutte le cellule hanno le stesse informazioni genetiche nel nucleo, ma man mano che l’embrione si sviluppa queste cellule si differenzieranno per dare origine a diversi organi e tessuti. Gli esperimenti di Wilmunt hanno dimostrato che queste cellule, una volta differenziate, possono essere riprogrammate e riacquistare le caratteristiche di pluripotenzialità per sviluppare un nuovo organismo.

Come accennato in precedenza, il successo della pecora Dolly è relativo, poiché è stato ottenuto dopo 277 fusioni dell’ovocita con il nucleo donatore. Inoltre, non è chiaro quale tipo di cellula sia stata utilizzata come donatore, poiché la coltura utilizzata conteneva cellule in diversi stadi di differenziazione che si trovano naturalmente nella ghiandola mammaria. Né è stato preso in considerazione il ruolo svolto dal DNA mitocondriale; si trova residualmente nei mitocondri (organelli cellulari che si trovano nella cellula e che servono per la “respirazione” della cellula) dell’uovo recettore enucleato. Inoltre, tutti gli studi di clonazione descritti finora mostrano un elevato numero di decessi durante lo sviluppo embrionale e fetale. Solo l ‘ 1-2% degli embrioni raggiunge il termine, e anche alcuni dei cloni che sopravvivono al parto muoiono a breve termine.

Pertanto, la complessità di queste tecniche e lo stadio primitivo del loro sviluppo sono chiari, ma vale la pena migliorarli, poiché i vantaggi della clonazione sono molteplici.

Un buon esempio di applicazione delle tecniche di clonazione, insieme alle tecniche per ottenere animali transgenici, è la pecora Polly. Questa pecora è stata creata dallo stesso gruppo che ha creato la pecora Dolly. Polly è un animale transgenico, cioè è stato incorporato un gene umano (in particolare il gene del fattore IX) che codifica per la sintesi della proteina del sangue utilizzata per il trattamento dell’emofilia, in modo che Polly segreghi questa proteina umana nel suo latte.

Sebbene questi esperimenti con animali transgenici siano in circolazione da anni, la differenza è che le tecniche di clonazione potrebbero produrre un gran numero di pecore femmine che producono latte con queste proteine.

Un’altra possibilità è la generazione di organi animali sottoposti a manipolazione genetica per adattarli ai trapianti umani. Qualsiasi organo del maiale, come il fegato o il rene, sarebbe respinto dall’uomo a causa di una reazione immunitaria iperacuta, ma queste reazioni sono causate da una proteina nota, quindi se fossimo in grado di modificare geneticamente l’animale in modo che non producesse questo tipo di proteina sicuramente il trapianto potrebbe essere effettuato con successo.

Una delle possibilità più attese di clonazione è lo studio molecolare del meccanismo di espressione e repressione dei geni. Ciò significa che sapendo perché un gene è espresso in determinate circostanze o represso (smette di esprimere) in altri, potremmo conoscere molti dei meccanismi di base che controllano la vita. Ad esempio, potremmo rigenerare le cellule che sono state danneggiate, come le cellule nervose che non hanno la capacità di rigenerarsi. Le cellule nervose si riproducono durante lo sviluppo dell’embrione e durante le prime fasi della vita, ma quando l’individuo è un adulto smettono di riprodursi. Se conoscessimo i meccanismi molecolari che consentono di “accendere” i geni per riprodursi, potremmo curare i neuroni danneggiati in caso di lesioni.

Una delle alternative che presenta i problemi più etici è ottenere embrioni per ottenere cellule embrionali pluripotenziali al fine di trattare malattie attualmente incurabili. Un embrione potrebbe essere creato mediante trasferimento nucleare utilizzando la cellula somatica di un individuo e un uovo umano. L’embrione si svilupperebbe fino ai primi stadi di differenziazione (preembrion), perché in questi primi stadi le cellule embrionali sono multipotenziali e possono essere derivate per creare un tipo cellulare specifico. Da lì, linee cellulari specifiche potrebbero essere coltivate e sostituite dalle cellule colpite del paziente.

In alternativa agli scopi terapeutici umani, la clonazione può avere altre applicazioni che non sono trascurabili, come ottenere copie di un individuo che nel campo del bestiame aveva caratteristiche genetiche particolarmente vantaggiose, ottimizzando l’allevamento del bestiame.

Questioni etiche

La comunità scientifica non dubita che le possibilità delle tecniche di clonazione possano avvantaggiare milioni di persone, ma come in tutti i progressi scientifici, c’è sempre un “lato oscuro”. Abbiamo già accennato agli scopi terapeutici di queste tecniche, ma da questo è emerso il dibattito etico associato alla manipolazione e alla distruzione degli embrioni e alla possibile creazione di esseri umani clonati.

Scienziati ed esperti in genetica e bioetica non sono d’accordo sull’uso degli embrioni. La clonazione di embrioni per la produzione umana è stata respinta dalla maggioranza, ma la clonazione di embrioni per scopi terapeutici è stata un dibattito aperto. Alcuni difendono tecniche di clonazione utilizzando cellule somatiche adulte; in questo modo eviteremmo di ottenere “embrioni di riserva”, ma essendo cellule adulte presentano problemi più tecnici rispetto alle cellule embrionali.

Recentemente, il Regno Unito ha approvato una nuova legislazione che consentirà la clonazione di embrioni umani di meno di 14 giorni (proembrioni) per la ricerca a fini terapeutici, mentre la Spagna seguirà le linee guida stabilite dalla Commissione europea. *

Bibliografia generale

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