Per gli antichi greci, la chimera era una creatura minacciosa: in parte leone, in parte capra e in parte serpente. La prima chimera che Juan Carlos Ispisua Belmonte ha creato nel 1992 è stata molto meno spaventosa: consisteva in un arto embrionale di topo innestato sull'ala di un embrione di pollo. A quel tempo, Belmonte era un giovane scienziato che lavorava in un laboratorio ad Heidelberg, in Germania. Era affascinato dai misteri dell'espressione genica - i segnali biologici che governano lo sviluppo animale - e dal puro potenziale delle cellule embrionali.
Prendi qualsiasi vertebrato: pollo, maiale, umano. Alla maturità, risultano essere organismi completamente diversi, ma iniziano quasi con la stessa cosa. Belmonte cominciò a chiedersi: se il piede di un topo può mettere radici su un'ala di pollo, cos'altro potrebbe essere possibile? In quale altro modo gli scienziati possono cambiare i segnali che determinano cosa diventerà una creatura?
È possibile far crescere un altro da una creatura?
L'interesse di Belmonte per la flessibilità degli embrioni era, in un certo senso, personale. Come figlio di genitori poveri e scarsamente istruiti nella Spagna meridionale rurale, è stato costretto a lasciare la scuola per diversi anni per mantenere la sua famiglia lavorando in una fattoria. Fu solo nell'adolescenza che tornò a lezione - e da quel momento passò rapidamente dalla filosofia (Nietzsche e Schopenhauer erano i suoi preferiti) alla farmacologia e alla genetica.
Nel 2012 Belmonte era diventato uno dei migliori biologi del mondo, lavorando nel suo laboratorio presso il Salk Institute di La Jolla, in California, e un altro nella sua nativa Spagna. Come i suoi colleghi in tutto il mondo, ha riflettuto su come utilizzare un nuovo potente strumento nell'arsenale della disciplina: la piattaforma di editing genetico CRISPR-Cas9. Dopo che è apparso il primo lavoro serio su CRISPR, Belmonte ha trovato rapidamente un obiettivo. Solo negli Stati Uniti, circa 100.000 persone sono in lista di attesa per i trapianti di organi in un dato momento e circa 8.000 di loro muoiono ogni anno a causa della mancanza di donatori. Secondo Belmonte, CRISPR e chimere potrebbero essere la soluzione. Sperava di utilizzare una nuova tecnica di modifica genetica per trasformare i corpi dei bovini in incubatrici per cuori, reni, fegato e polmoni umani.
La ricerca di Belmonte è iniziata con studi sui topi. Utilizzando CRISPR, lui e il suo team hanno rimosso i geni che consentivano agli animali di far crescere più organi, inclusi gli occhi, il cuore e il pancreas. Invece di consentire a questi embrioni di topo alterati di svilupparsi da soli, gli scienziati di Salk hanno iniettato alcune cellule staminali di ratto nella miscela. Quindi, le cellule di ratto hanno sostituito gli organi mancanti e gli animali hanno vissuto una vita normale. Nel 2017, Belmonte ei suoi colleghi sono passati a temi più ampi. Hanno iniettato cellule staminali umane in 1.500 embrioni di suini comuni, quindi hanno impiantato questi embrioni nelle scrofe. Entro circa 20 giorni, alcuni di loro si sono trasformati in chimere di maiali. È stato un modesto successo. Gli embrioni erano più suini che umani: per 100.000 cellule di maiale c'era 1 umano. Ma l'esperimento ebbe successo: questi furono i primi embrioni chimerici creati dalla fusione di due grandi specie lontanamente imparentate.
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Come con topi e ratti, Belmonte prevede di utilizzare CRISPR per spegnere l'impulso del maiale di creare i propri organi e quindi riempire il vuoto con le cellule umane. Ma il secondo passo - far sì che le cellule umane attecchiscano nei suini a un ritmo più veloce - si è rivelato dannatamente difficile. “Le prestazioni dei topi topi sono molto buone. L'efficienza dell'uomo maiale non è molto alta. Questo è il problema. " Oggi, il laboratorio di Belmonte sta attraversando un complesso processo di tentativi ed errori: gli scienziati testano come varie cellule di animali e umani interagiscono tra loro, nella speranza di applicare i risultati alle chimere di maiali e umani. Ma anche questo meticoloso processo, secondo gli scienziati, è molto veloce rispetto agli standard degli anni precedenti. Con i metodi tradizionali, ci sarebbero voluti "centinaia di anni". Ma grazie a CRISPR, possiamo raccogliere molto rapidamente molti geni e modificarli.
Se CRISPR ha aiutato Belmonte nelle sue ambizioni, lo ha anche mandato in uno dei campi etici più spinosi della scienza. Gli antichi consideravano le chimere un cattivo presagio e gli esseri umani moderni le vedono allo stesso modo, specialmente quando il confine tra uomo e animale si sta sfumando. Nel suo discorso del 2006, il presidente degli Stati Uniti George W. Bush ha definito la creazione di tali ibridi uno degli "abusi più eclatanti nella ricerca medica". Nel 2015, Belmonte ha appreso di essere stato nominato per il Pioneer Award, una delle sovvenzioni più prestigiose e generose del National Institutes of Health. Poi si è scoperto che il lavoro su questa linea è stato sospeso, a causa del suo lavoro con le chimere. Nello stesso anno, il NIH ha sospeso i fondi federali per qualsiasi ricerca sull'impianto di cellule staminali umane in embrioni animali.citando la necessità di riflettere su questioni etiche. Un anno dopo, si prometteva l'annullamento della moratoria, ma finora non ci sono finanziamenti. Belmonte alla fine vinse il Pioneer Award, ma fece la maggior parte dei suoi esperimenti con i maiali in Spagna a proprie spese.
John de Vaux, direttore del Dipartimento di ingegneria cellulare e dei tessuti presso l'Ospedale universitario di Montpellier in Francia, presenta facilmente gli scenari peggiori che coinvolgono chimere di maiale. Ad esempio, se troppe cellule umane entrano nel cervello del maiale, l'animale potrebbe teoricamente sviluppare nuovi tipi di coscienza e intelligenza. (Nel 2013, gli scienziati di Rochester, New York, hanno iniettato nei topi cellule cerebrali umane - ei topi erano più intelligenti dei loro coetanei.) "Sarebbe orribile immaginare una forma di coscienza umana intrappolata nel corpo di un animale", dice de Vaux. E se gli scienziati avessero inavvertitamente creato un maiale che potesse dare un senso alla propria sofferenza con un senso di ingiustizia morale? Anche se potessi uccidere un animale per prelevare i suoi organi, cosa che molti attivisti per il benessere degli animali non sarebbero d'accordo, senza dubbiosarebbe mostruoso uccidere una creatura con un intelletto umanoide per portargli via il pancreas.
Belmonte offre una soluzione diretta a questo problema: è necessario più CRISPR. Utilizzando l'editing genetico, ha detto, gli scienziati potrebbero impedire alle cellule umane di colonizzare il cervello dei suini. Tali interventi possono impedire al DNA umano di entrare nella linea germinale del maiale in modo che non venga trasmesso ai futuri suinetti umani. Questo è un altro scenario che fa accigliare la bioetica. "Ci sono tecnologie in laboratorio che potrebbero aiutarci a evitare questi problemi etici", dice Belmonte.
La ricerca Chimera è solo una delle grandi linee di ricerca nel laboratorio del 58enne Belmonte che utilizza CRISPR. Lui e il suo team stanno anche conducendo molti esperimenti sull'editing epigenetico, una variazione di CRISPR che modula l'espressione genica piuttosto che rompere la sequenza del DNA stessa. Grazie a ciò, i sintomi del diabete, delle malattie renali e della distrofia muscolare nei topi sono completamente invertiti. Possiamo dire che gli scienziati stanno cercando di superare l'invecchiamento stesso.
"Sta spingendo i confini di ciò di cui siamo attualmente capaci", dice Pablo Juan Ross, professore presso il Dipartimento di Zoologia dell'Università della California, Davis, che sta sperimentando chimere su maiali e pecore nel suo laboratorio. Entrambi gli scienziati sono interessati a dimostrare il valore dell'editing genetico e della creazione di chimere. Ross sta scommettendo che non possiamo rinunciare alla tecnologia che ci permetterà di coltivare organi negli animali senza aspettare che un altro adolescente muoia in un incidente d'auto.
Ma Belmonte non ha fretta, nonostante la sua stessa impazienza. Decise di distruggere i primi feti di maiali chimerici embrionali durante il primo trimestre, senza aspettare che si sviluppassero in qualcosa di più eticamente complesso - nonostante in Spagna, dove sono stati allevati, le regole avrebbero permesso a Belmonte di uccidere gli animali in qualsiasi momento. Ed è diffidente nei confronti dell'editing genetico negli esseri umani. "Abbiamo bisogno di imparare molto di più prima di utilizzare CRISPR negli esseri umani", dice. "Non oserei ancora portarlo fuori dal laboratorio."
Il progresso dovrebbe essere non solo nella scienza. Deve esserci anche un dibattito approfondito sull'editing genetico e deve esserci una voce non solo tra gli scienziati, ma anche tra i medici, il pubblico e il governo. De Vaux concorda: “Einstein ha svolto ricerche fondamentali in fisica. Ma a livello nazionale, si è deciso di applicare questi risultati al bombardamento di Hiroshima, non a livello di scienziati.
Belmonte crede fermamente che gli scienziati oggi siano sul punto di curare le malattie, invertire l'invecchiamento e salvare vite umane con organi cresciuti. Può cambiare la nostra evoluzione, la nostra specie.
Sei d'accordo con lui?
Ilya Khel
