Zhong Zhong e Hua Hua: il “miracolo” della clonazione

19 Febbraio 2018

Uno sguardo al senso della nuova scoperta cinese

Nel numero di gennaio di Cell, una prestigiosa rivista di genetica, con un alto impact factor (il sistema di punteggio che classifica l’importanza di una pubblicazione scientifica) e un enorme seguito di studiosi, è stato pubblicato un articolo di appena 15 pagine, di cui 8 riservate alla riproduzione di alcune suggestive immagini e schemi esplicativi. In quelle quindici pagine c’erano i segreti di come i macachi Zhong Zhong e Hua Hua sono venuti al mondo, identici fin nell’ultimo filamento di DNA.

A raccontare questa storia sono i loro padri putativi, gli scienziati del gruppo di studio del Chinese Academy of Science’s Istitute of Neuroscience, a Shanghai, che hanno rivelato i segreti e i trucchi che li hanno portati a clonare per la prima volta dei primati secondo la tecnica usata per la pecora Dolly.

Le Tre Clonazioni

L’argomento, come potete immaginare è molto complicato, e renderlo fruibile e semplificarlo aumenta le probabilità di banalizzarlo e di commettere errori non di poca importanza. La cosa migliore da fare è iniziare da alcune nozioni di base, ovvero cos’è la clonazione e quanti approcci ne esistono.

La definizione di clonazione è estremamente semplice: è quel processo che produce una copia esatta dell’organismo biologico di partenza. È molto più di una fotocopia, o di una copia carbone: è il risultato di complesse interazioni molecolari e lo svolgimento di complicati ordini scritti profondamente nel DNA.

Oltre il Sense of Wonder, la prima domanda da farsi è: ma l’abbiamo inventata noi umani, la clonazione? Purtroppo per il nostro ego, no. Esiste in natura e ne possiamo studiare gli effetti in vitro senza grossi problemi. Molti batteri si riproducono proprio per clonazione, dove da un organismo padre se ne generano due figli geneticamente identici. Questo processo è poi alterato da fattori ambientali di varia natura (anche artificiali) che modificano il risultato della riproduzione batterica, così da non avere una clonazione vera e propria. Ma anche questa evenienza è di cruciale importanza per il discorso che stiamo per affrontare.

Dal punto di vista scientifico, quel che ci interessa è la clonazione artificiale, quella prodotta da mano umana. In base alla tecnica utilizzata possiamo riconoscere tre tipi di approcci, con risultati leggermente diversi e con fini differenti.

La prima, molto semplice (per modo di dire), è la clonazione dei singoli geni (gene cloning). Ho detto semplice, perché il suo fine è quello di riprodurre singoli pezzi di DNA per sequenziarli e studiarne gli effetti. Questa forma di amplificazione è alla base delle ricerche che si svolgono presso il National Human Genome Research Institute. Se davvero siete interessati a questa materia, date un’occhiata al loro sito, è interessante e molto profondo dal punto di vista divulgativo.

Di tutt’altra natura è la Clonazione Terapeutica. Il suo fine è quello di moltiplicare, clonandole, le cellule staminali di un autodonatore per coltivare organi e tessuti da trapiantare. Il razionale sta nel fatto che le cellule staminali sono totipotenti, ovvero, se correttamente programmate con opportuni stimoli ormonali o grazie a messaggeri chimici specifici, possono proliferare e trasformarsi in quasi ogni organo e tessuto. Considerando che queste cellule vengono prelevate dallo stesso paziente a cui dovrebbero essere ritrapiantate, va da sé che si abbatte uno dei problemi più drammatici che affligge la riuscita dei trapianti di organo: il rigetto. Le cellule opportunamente coltivate e fatte crescere sono a tutti gli effetti identiche a tutte quelle dell’organismo ricevente, e quindi non saranno per nessun motivo attaccate dal sistema immunitario, col paziente che non sarà obbligato ad assumere immunosoppressori o altri farmaci debilitanti.

Questo traguardo, eccezionale, è ancora in fase di studio molto avanzata, perché purtroppo le cellule messe in coltura hanno la brutta caratteristica di morire o di non attivarsi nella maniera adeguata. Sicuramente molto si sta facendo per far progredire questo fronte di ricerca, ma i passi si fanno uno alla volta e con i piedi di piombo perché questo tipo di clonazione ci porta direttamente al terzo tipo di approccio, con cui condivide la tecnica e l’approccio, la Clonazione Riproduttiva.
Per riproduttiva, come dice il termine stesso, si indica una metodica di clonazione che porta come risultato un individuo pluricellulare completo e funzionante, partendo da cellule non germinali.

Il nome di questa tecnica è Somatic Cell Nuclear Transfer (SCNT). Sembra una cosa complicata, ma paradossalmente il principio alla base è semplice: si tratta di prelevare un nucleo di una cellula somatica (non germinale) e di trasferirlo in un ovulo a sua volta privato di nucleo. Da questo punto, si stimola l’ovulo affinché proceda con la replicazione lungo tutte le fasi dell’embriogenesi. Il terzo passaggio è l’impianto dell’embrione in un utero di una madre surrogata. Dopo di che, si aspetta l’esito della gravidanza.

Il presupposto che è alla base di questa serie di passaggi è racchiuso tutto nel nucleo cellulare e nei segreti che custodisce. Il Nucleo contiene tutto il codice genetico di un individuo, quindi, per estensione, anche tutte le informazioni per iniziare una forma di riproduzione. Da questo assunto, dimostrato, vero, si è passati a pensare di impiantare il nucleo in un ovulo, perché l’ovulo contiene dentro di sé l’ambiente cellulare e il corredo proteico per affrontare una replicazione e una trasformazione verso l’embrione. In questo modo, il risultato ottenuto al termine della procedure è un organismo del tutto identico a quello di partenza, al donatore di cellule somatiche.

Con questa metodica, è possibile creare una serie quasi infinita di cloni, a differenza di un altro approccio, meno elegante e più intuitivo, che è l’Embryo Twinning, ovvero la manipolazione di un ovulo fertilizzato per spingerlo a creare gemelli. Questo approccio, più vecchio rispetto al SCNT, nasce dall’osservazione che i gemelli omozigoti a tutti gli effetti sono geneticamente identici e derivano dallo stesso embrione. Con questa tecnica, che è comunque molto aggressiva e violenta nei confronti del target, si possono ottenere numeri molto bassi di cloni, fino a un massimo di quattro, secondo alcune stime. Per questo attualmente la strada più battuta è appunto quella della SCNT, che tra l’altro parte da cellule somatiche e di più facile reperimento.

Con questa tecnica, nel 1996 la scienza vide venire alla luce in Scozia la pecora Dolly, e si infiammò il dibattito sulla clonazione. Da quel momento, di specie animali clonate ce ne sono state decine e decine e la ricerca in questo senso non ha mai smesso di sondare tutte le possibilità. Oltre venticinque specie di animali sono state clonate con successo e si è tentato anche di utilizzare questa tecnica per arginare il rischio estinzione o per selezionare animali convenienti per allevamento e resa di latte – progetti poi abbandonati o in stand-by perché troppo costosi e con scarsa efficienza.

D’altra parte, si spinge per creare delle copie di maiali e cavalli a scopo medico, per poterne prelevare gli organi da trapianto. Lo stesso gruppo di studio che ci ha regalato la Pecora Dolly ha clonato un’altra pecora con un’alterazione genetica che le fa produrre latte con alte concentrazioni proteine utili per la coagulazione del sangue, nella speranza che prima o poi queste proteine vengano purificate e utilizzate per trattare esseri umani. In Giappone, un gruppo di ricerca sta lavorando per riuscire a clonare un Mammut, a partire da un esemplare ben conservato e riemerso dai ghiacci a causa del disgelo da Global Warming. Il vero unico scoglio è che per arrivare a creare un animale del genere bisogna partire da un pool genetico e di DNA integro e completo, cosa tutta da verificare nel caso del Mammut. E abbiamo visto come va a finire se si mischia il DNA di un animale antico con quello di qualche esemplare moderno: Jurassic Park non ci ha insegnato niente?

I Macachi che nacquero in Cina

Ora veniamo a Hua Hua e Zhong Zhong, i figliastri del prof. Zhien Lu e del suo team. Cosa c’è di tanto sconvolgente, se alla fine hanno utilizzato una tecnica già conosciuta e riconosciuta agli occhi di tutta la comunità scientifica?

Per comprendere a pieno la portata del traguardo, bisogna guardare innanzitutto al risultato. I due macachi sono i primi primati a essere stati clonati e sono a tutti gli effetti gli esseri viventi più complessi ad essere stati “ricopiati” con successo. E, per aggiungere, sono i cloni più vicini all’uomo che esistono sulla faccia della terra.

La difficoltà nella clonazione è direttamente proporzionale alla complessità dell’organismo che si tenta di clonare. Per i macachi, che sono una specie vivente estremamente complessa, sia dal punto di vista biologico e successivamente dal punto di vista sociale, questa metodica ha posto un livello di sfida scientifica enorme.
Cerchiamo di capire perché.

È vero che il nucleo di una cellula somatica (qualsiasi essa sia) contiene in sé tutte le informazioni genetiche di un individuo, ma è anche vero che queste informazioni sono comunque catalogate e talvolta compartimentalizzate, perché il fine ultimo di tutti i processi cellulari è l’efficienza. E avere una ridondanza e sovrabbondanza di informazioni genetiche accessibili serve solo ad aumentare la probabilità di errori durante la trascrizione del DNA. Quindi, possiamo dire che il nucleo di una Cellula è una sorta di caveau e tutte le informazioni in esso contenute sono divise in migliaia di cassette di sicurezza e solo alcune sono liberamente accessibili: quelle che servono alla cellula somatica per continuare a svolgere il suo compito.

L’équipe cinese ha avuto successo là dove molti altri sono caduti, ovvero riuscire a crackare queste cassette di sicurezza genetiche e aprirle per attivarne il contenuto. Ci sono riusciti comunicando chimicamente con l’ovulo e il suo nucleo impiantato. L’unico linguaggio che la cellula comprende è quello chimico, fatto di sostanze che ne stuzzicano delle reazioni conosciute e volute. Talvolta, se queste sostanze sono sbagliate, si ottengono delle risposte aberranti fino alla morte della cellula stessa. Se invece si comprende a fondo cosa la cellula vuole farsi dire, allora si arrivano ai risultati di Zhien Lu che grazie al suo cocktail a base di Tricostatina A (un inibitore dell’Istone deacetilasi) e di mRNA Kdm4d che sintetizza una demetilasi che agisce su specifiche regioni del DNA che proteggono la cellula dalla deprogrammazione, è riuscito a far avanzare lo stadio evolutivo della cellula verso la blastocisti (primo passo verso la replicazione e la costituzione di un embrione).

Il sistema è stato definito molto elegante, ed è stato seguito poi dall’impianto dell’embrione in una madre surrogata.
Dopo la gestazione sono venuti alla luce i due cuccioli di macachi, giocosi e felici come si vedono nelle foto che hanno intenerito il web…

Purtroppo, dietro quello sguardo da cuccioli di scimmia, si cela un’altra storia: Zhong Zhong e Hua Hua sono i soli due sopravvissuti di un esperimento che ha visto la creazione di oltre 70 embrioni utili e ventitre gravidanze. Va da sé che questo metodo per ora non ha un’efficienza e un’efficacia particolarmente elevata e anzi, a conti fatti, è più lo spreco dei risultati accettabili.

Inoltre il gruppo di studio di Shanghai ha mostrato come anche la scelta delle cellule somatiche di origine gioca un ruolo importante in questo ambito. I primi esperimenti sono stati condotti su fibroblasti prelevati da esemplari adulti e i risultati sono stati del tutto insoddisfacenti, come se il DNA di queste cellule fosse quasi blindato a ogni tentativo di riprogrammazione.

Per ovviare a questo problema sono stati prelevati fibroblasti da feti abortiti e si è visto che queste cellule invece hanno un’elevata ricettività ai tentativi di riprogrammazione cellulare, come se l’età della cellula in qualche modo condizionasse la sua malleabilità in ambito genetico. Sicuramente apre nuovi orizzonti di studio e dimostra ancora una volta quanto poco ne sappiamo di quello che accade davvero nelle profondità del nostro organismo.

Il problema etico

Molti scienziati hanno accolto la notizia della nascita di Hua Hua e Zhong Zhing con una certa freddezza, commentando che forse la stessa rivista Cell ha divulgato la “scoperta” con un eccessivo clamore. Sicuramente però, il risultato di Zhen Lu ha fatto il giro del mondo e ha attivato nuovamente il discorso che si accese oltre vent’anni fa quando la Pecora Dolly fece la sua prima comparsata di fronte ai giornalisti di mezzo mondo.
Quanto è giusto quello che stiamo facendo? Ci serve davvero la clonazione? E la clonazione umana?

Sono domande difficili, a cui ancora oggi davvero non si riesce a rispondere del tutto. Da una parte, per fortuna, le Istituzioni hanno posto dei paletti ad un certo tipo di ricerca, bandendo la clonazione umana, rendendola illegale, ma questo non esclude che qualcuno da qualche parte ci stia provando e che prima o poi ci riuscirà (Clonaid è una farsa, inutile stare a discuterci sopra!). Il problema, se mai questo avverrà, sarà come interpretare questo tipo di vittoria scientifica.

La accoglieremo come un passo avanti per l’uomo, o come un passo verso la discesa agli inferi? Da una parte, ci ritroveremo a dover fare i conti con la gente che crede di inseguire la vita eterna con la clonazione, in maniera sconsiderata (ipotesi molto cyberpunk e dark). Dall’altra immaginate i genitori che perdono un figlio per un incidente sfortunato e che si ritrovano di fronte alla possibilità di riaverlo esattamente come era prima. Quale delle due opzioni è accettabile? Nessuna delle due? Tutt’e due? Una sì l’altra no? E perché?
Come vedete, gli scenari a cui si può fare riferimento sono tantissimi e se ne possono trovare a decine, alcuni che possono sembrare fantascienza, altri che invece sono a un passo da noi e con cui prima o poi dobbiamo fare i conti.

D’altronde, questa domanda è stata posta anche ai ricercatori cinesi: Cui Prodest? Essi hanno risposto che la loro scoperta e il loro successo è il primo passo per poter creare dei modelli riproducibili di primati geneticamente vicini a noi su cui poter studiare malattie degenerative del sistema nervoso centrale o effetti di infezioni come quella dell’HIV, o altre patologie come l’autismo (e non tirate fuori la stronzata dei vaccini, per piacere, grazie).

Il discorso dei Zhen Liu e colleghi si basa sul fatto che grazie a una tecnica di manipolazione genetica detta CRISPR/Cas9 (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) è possibile provocare alterazioni genetiche mirate e quindi riprodurre in una singola cellula un determinato fenotipo alterato. Se questa cellula viene clonata in decine di individui con quella stessa malattia, ecco che si hanno a disposizione numeri adeguati per studiarne una cura o per testare gli effetti di sostanze e medicinali.

Questo porta a un nuovo e altrettanto scottante problema: in tutto il mondo esiste una regolamentazione molto stretta sull’utilizzo di animali per condurre ricerche in campo medico, con un codice estremamente punitivo, e in più si sta cercando di limitare se non abbandonare ove possibile la ricerca sui primati, proprio per via del concetto di empatia che pian piano si sta facendo strada. I cloni come saranno visti in quest’ottica? Alcuni ricercatori dicono che con la clonazione, si avrà sempre meno bisogno di prendere altri esemplari dalla cattività, quando ne basta uno. Ma immaginate di essere condannati a più di una vita di sperimentazioni. Sembra terribile, effettivamente…

Sicuramente quel che è stato annunciato come una mirabile scoperta e un passo avanti nella scienza, è arrivato a noi con un caro prezzo: come abbiamo già detto, Zhong Zhong e Hua Hua sono i due soli sopravvissuti, ma i tentativi fatti sono decine e decine. Abbiamo una buona parte di embrioni che non si sono neanche formati; una altrettanto alta percentuale che non si sono impiantati; tanti aborti e infine piccoli macachi che sono nati ma non sono sopravvissuti alle prime ore fuori dall’utero. Questo ci dovrebbe far riflettere su quanto le madri surrogate abbiano sofferto e su quanto sia stato fatto per alleviare queste inevitabili sofferenze. Se poi tutto questo è finalizzato solo ed esclusivamente alla pubblicazione su Cell e ad un mero esercizio di stile, allora dal punto di vista etico questa pratica è solo da condannare.

Se invece, come davvero si spera, tutto questo lavoro serve a portare dei benefici estendibili alla popolazione umana, così da sconfiggere alcune delle malattie a base genetica che ancora ci affliggono, allora il discorso potrebbe anche cambiare. Per questo è giusto riaprire un dibattito sulla reale necessità della clonazione, su quanto possiamo aspettarci, ma soprattutto è giusto discuterne con la dovuta cognizione di causa, senza allarmismi e senza criminalismi di seconda categoria.

Sappiamo già dove si andrà a parare: la clonazione umana è possibile, almeno in linea teorica e sicuramente prima o poi qualcuno la porterà a termine. Non ora, ovviamente, le tecniche sono ancora in fase ‘embrionale’ (passatemi il termine), costosissime e con una efficienza e un’efficacia che non ne giustificherebbero l’impiego in campo umano. Ma prima o poi queste difficoltà verranno superate, l’unica cosa che possiamo fare ora è cercare di arrivare preparati a quel momento, in modo da non essere travolti da una scoperta scientifica e trascinati in una presa di posizione luddista senza capo né coda.

Un discorso (che personalmente trovo semplicemente ridicolo, ma ha un peso non indifferente nel dibattito internazionale) è l’attuale valenza di una copia clonata rispetto al suo originale: ci sono diversi gruppi di pensatori che temono che un clone possa vivere all’ombra del suo originale, sminuito come persona, come entità vivente, sempre secondo in una competizione in cui non era neanche stato invitato. A questo punto, i gemelli omozigoti come vivono la loro condizione di cloni naturali?
Quel che vedo in questi discorsi è un sottofondo di paura di perdita di identità, il tentativo di staccarsi da un processo tecnologico che in un modo o nell’altro arriverà nella nostra società e di rifugiarsi in una routine in cui tutto viene messo in dubbio tranne che noi stessi.

Filosoficamente parlando, la clonazione ci mette di fronte a una serie di problemi di drammatica attualità, l’evoluzione di quel che stiamo vivendo con la digitalizzazione delle coscienze. La paura della spersonalizzazione e della frammentazione delle identità a causa di copie di noi stessi ci terrorizza (e giustamente), perché ci potrebbe far perdere l’unica cosa che ancora è veramente nostra: l’unicità.

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