Lo strano caso del topolino nato da due papà

Un gruppo di ricercatori cinesi è riuscito per la prima volta a generare prole vivente e longeva da una coppia di genitori omosessuali. Questo è l’esperimento effettuato dagli scienziati della Chinese Academy of Sciences (CAS) di Pechino, che hanno usato le nuove tecnologie di manipolazione del genoma e il tutto è stato poi pubblicato sulla rivista Cell Stem Cell per rendere noti i risultati del proprio lavoro. Il risultato è la conclusione di una linea di ricerca che studia cosa renda in natura molto difficile, per mammiferi dello stesso sesso, produrre prole. 
Gli scienziati cinesi, come altri gruppi di ricerca, stanno studiando perché, al contrario che in alcuni rettili, anfibi e pesci, tra i mammiferi la riproduzione sia solo sessuata: anche con l’aiuto delle tecniche di riproduzione assistita, che rendono in teoria possibile unire a piacimento i genomi delle cellule sessuali, non si riescono a ottenere embrioni vitali utilizzando DNA solo maschili o solo femminile. Gli scienziati ritengono che la ragione principale sia un fenomeno che prende il nome di imprinting genomico.
Tutti abbiamo nel genoma due copie dello stesso gene, uno di provenienza paterna e uno di provenienza materna, entrambi attivi e funzionanti, ma non sempre è così. Per un centinaio di geni succede che, nel processo con cui le cellule staminali si differenziano in ovociti e spermatozoi, alcuni rimangono attivi solo nelle cellule maschili e vengono disattivati in quelli femminili; per altri, accade l’opposto. Un esempio si può fare per il gene IGF2, cruciale per la crescita e lo sviluppo: normalmente solo la copia di origine paterna è attiva, per cui un embrione generato solo con DNA di origine materna non si svilupperebbe normalmente. 
Il team, guidato da Wei Li e Qi Zhou, ha utilizzato l'ingegneria delle cellule staminali embrionali per creare un topo bi-paterno, nato da due genitori maschi, che ha raggiunto con successo l'età adulta. I risultati descrivono il targeting di un particolare set di geni coinvolti nella riproduzione, che ha permesso ai ricercatori di superare sfide precedentemente insormontabili nella riproduzione unisessuale di mammiferi. «Questo lavoro - afferma Li - contribuirà ad affrontare una serie di limitazioni nella ricerca sulle cellule staminali e sulla medicina rigenerativa. Finora, lo sviluppo di embrioni bi-materni o bi-paterni si interrompeva a causa dei geni dell'imprinting, e anche l'utilizzo di organoidi ovarici per ricavare ovociti da cellule staminali pluripotenti maschili non ha portato ai risultati sperati». 

Già nel 2004 un team di ricercatori giapponesi era riuscito a far nascere topi con due madri, ma erano serviti 400 embrioni per far nascere 10 topolini, e solo uno di questi era vissuto fino all’età adulta. Nell'ambito della sperimentazione, i ricercatori hanno modificato 20 geni chiave dell'imprinting individualmente utilizzando una serie di tecniche diverse, tra cui mutazioni frameshift, delezioni geniche e modifiche della regione regolatrice. Il gruppo di ricerca ha scoperto che questo approccio favoriva lo sviluppo di cellule staminali con pluripotenza più stabile. «Questi risultati - aggiunge Guan-Zheng Luo della Sun Yat-sen University di Guangzhou, altra firma dell'articolo - forniscono una forte evidenza che le anomalie dell'imprinting sono la principale barriera alla riproduzione unisessuale dei mammiferi. Il nostro metodo può migliorare significativamente i risultati di sviluppo delle cellule staminali embrionali e della clonazione animale, aprendo una promettente strada per il progresso della medicina rigenerativa». Nonostante gli ottimi risultati, però, i problemi non mancano. Ad esempio, solo l'11,8% degli embrioni vitali era in grado di svilupparsi fino alla nascita, e non tutti i cuccioli nati hanno raggiunto l'età adulta senza difetti nello sviluppo. Inoltre, gli esemplari sopravvissuti erano sterili.
«Ulteriori modifiche ai geni dell'imprinting - commenta Zhi-Kun Li, collega e coautore di Zhou - potrebbero potenzialmente facilitare la generazione di topi bi-paterni sani in grado di produrre gameti vitali e portare a nuove strategie terapeutiche per le malattie correlate all'imprinting». Si tratta di ricerche che non mirano a riprodurre esperimenti del genere negli esseri umani, ma promettono applicazioni interessanti nella cura di alcune malattie che colpiscono l'uomo. Il team continuerà a studiare come la modifica dei geni imprinting possa portare a embrioni con un potenziale di sviluppo più elevato, nella speranza di estendere questi esperimenti in animali più grandi, come le scimmie. Un'opzione che, tuttavia, richiederà molto tempo e impegno: le combinazioni dei geni imprinting nelle scimmie differiscono significativamente da quelle dei topi.

Riccardo Cioffi