La scienza compie un altro passo da gigante nel campo della biologia riproduttiva. Un team di ricercatori cinesi, guidato dal biologo molecolare Zhi-kun Li dell’Accademia cinese delle scienze (CAS), è riuscito a far sopravvivere fino all’età adulta un Topo bi-paterno, ovvero nato da due genitori maschi. Questa importante conquista scientifica, concretizzatasi dopo anni di studi e sperimentazioni, apre nuove prospettive nella comprensione della fertilità e delle malattie genetiche.
Topo bi-paterno: una svolta scientifica apre nuove frontiere nella ricerca sulla fertilità
L’esperimento, condotto utilizzando una sofisticata ingegneria delle cellule staminali, non è il primo nel suo genere. Già nel 2023, un gruppo di ricercatori giapponesi era riuscito a creare topi con due genitori maschi, utilizzando però una tecnica differente. La difficoltà principale risiede nel fatto che i tentativi di generare ovuli da cellule staminali maschili si sono sempre rivelati infruttuosi. Inoltre, la prole “senza madre”, nata tramite madre surrogata, è generalmente non vitale e presenta gravi difetti di sviluppo.
Il topo bi-paterno creato in Cina rappresenta una svolta significativa. Pur non essendo in grado di riprodursi, questi esemplari sono più sani dei loro predecessori e non presentano le difficoltà respiratorie o di alimentazione che ne compromettevano la sopravvivenza. Tuttavia, è importante sottolineare che circa la metà dei loro fratelli non è riuscita a raggiungere l’età adulta e quasi il 90% degli embrioni vitali non è arrivato alla nascita. Ciò significa che il tasso di successo del processo può essere ulteriormente migliorato.
Nonostante le sfide ancora da affrontare, questa scoperta apre scenari inediti nella ricerca sulla fertilità e sulle malattie genetiche. Gli autori dello studio affermano che il loro lavoro contribuisce a una migliore comprensione dei disturbi congeniti umani causati da problemi genetici simili. Questa conoscenza potrebbe in futuro portare allo sviluppo di nuove terapie e trattamenti per l’infertilità e le malattie genetiche.
La strada da percorrere prima che questa tecnica possa essere applicata alla specie umana è ancora lunga e complessa. Tuttavia, questo importante passo avanti rappresenta una pietra miliare nella ricerca scientifica e apre nuove possibilità per il futuro della medicina riproduttiva. La capacità di manipolare le cellule staminali e di superare le barriere biologiche che limitano la riproduzione potrebbe portare a soluzioni innovative per l’infertilità, la prevenzione di malattie genetiche e la creazione di nuove forme di vita.
Questa scoperta, come spesso accade per le nuove tecnologie scientifiche, solleva importanti questioni etiche e bioetiche. La possibilità di creare un topo bi-paterno con caratteristiche genetiche diverse da quelle tradizionali apre un dibattito complesso sul ruolo della scienza, sulla definizione di famiglia e sui limiti della manipolazione genetica. È fondamentale che la comunità scientifica, i bioeticisti e la società nel suo complesso si confrontino su queste tematiche per garantire che le nuove tecnologie siano utilizzate in modo responsabile ed etico, a beneficio dell’umanità.
Topo bi-paterno sano, ma non ancora in grado di riprodursi
Nel processo di fecondazione, quando uno spermatozoo maschile si unisce a un ovulo femminile, si verifica un evento fondamentale: il raddoppio del patrimonio genetico. Questo significa che ogni gene è presente in due copie, una proveniente dal padre e l’altra dalla madre. Tuttavia, per garantire il corretto sviluppo dell’embrione, è necessario che solo una delle due copie di ciascun gene sia attiva, mentre l’altra deve essere silenziata. Questo processo di “silenziamento” è un meccanismo epigenetico complesso, che permette di regolare l’espressione genica in base alle necessità dello sviluppo.
Questo fenomeno è definito anomalia dell’imprinting e si verifica perché la regolazione di determinati geni o regioni cromosomiche dipende dal contributo di un genitore maschio e di uno femmina. Li e i suoi colleghi hanno capito come correggere 20 di questi casi particolari, utilizzando una serie di tecniche genetiche, tra cui delezioni geniche, modifiche regionali e l’inserimento o l’eliminazione di coppie di basi genetiche.
Quando il materiale genetico proviene da due spermatozoi, come nel caso del topo bi-paterno creato in Cina, può verificarsi un’anomalia dell’imprinting. Questo accade perché la regolazione di determinati geni o regioni cromosomiche dipende proprio dal contributo di un genitore maschio e di uno femmina. Quando entrambi i genitori sono maschi, può verificarsi un doppio silenziamento, in cui entrambe le copie di un gene vengono inattivate per errore. Questo squilibrio nell’espressione genica può causare gravi disturbi dello sviluppo, poiché alcuni geni essenziali non vengono espressi correttamente.
Il team di ricerca guidato da Li Zhi-kun è riuscito a superare questa sfida, correggendo 20 di questi casi particolari di anomalia dell’imprinting. Hanno utilizzato una serie di tecniche genetiche sofisticate, tra cui delezioni geniche (rimozione di specifiche sequenze di DNA), modifiche regionali (alterazioni mirate di determinate aree del genoma) e l’inserimento o l’eliminazione di coppie di basi genetiche (le “lettere” che compongono il codice genetico). Grazie a queste tecniche innovative, i ricercatori sono stati in grado di “resettare” l’imprinting di alcuni geni chiave, permettendo lo sviluppo di un topo “bi-paterno” sano, anche se non in grado di riprodursi.
In natura, esistono alcune specie animali in grado di riprodursi senza sperma, attraverso un processo chiamato “partenogenesi”. In questi casi, la prole “senza padre” è essenzialmente un clone della madre. Questo tipo di riproduzione è possibile proprio grazie alla completezza dell’ovulo, che contiene tutto il necessario per lo sviluppo embrionale.
Al contrario, non esiste alcun esempio naturale di un animale con due padri e nessuna madre. Rispetto a un ovulo, gli spermatozoi maturi sono altamente specializzati e non possono dividersi in altre cellule. Questa differenza fondamentale rende la riproduzione “bi-paterna” una sfida molto più complessa.
Per aggirare questa difficoltà, i ricercatori cinesi hanno dovuto sviluppare una strategia ingegnosa. Hanno creato cellule simili a ovuli a partire da cellule staminali embrionali maschili, utilizzando tecniche di ingegneria genetica avanzate. Successivamente, hanno fecondato questi “pseudo-ovuli” con lo sperma di un altro maschio, ottenendo embrioni di topo bi-paterno.
Questa tecnica ha portato a un miglioramento notevole del tasso di successo nella creazione di embrioni di topo bi-paterno. Mentre precedenti esperimenti, come quello condotto in Giappone nel 2023, avevano ottenuto un tasso di successo molto basso (solo l’1,1% degli embrioni di topo “bi-paterno” arrivava alla nascita), il nuovo approccio ha permesso di raggiungere un tasso di successo di circa il 13%. Pur essendo ancora lontano da un’efficienza ottimale, questo risultato rappresenta un passo avanti significativo nella ricerca sulla riproduzione “bi-paterna” e apre nuove prospettive per la comprensione dei meccanismi dell’imprinting genomico.
A differenza degli embrioni di topo bi-materno creati in precedenza, gli embrioni di topo “bi-paterno” non sono in grado di riprodursi. Questo suggerisce che, nonostante i progressi compiuti nella “resettazione” dell’imprinting genomico, permangono ancora delle anomalie che impediscono la corretta formazione dei gameti, ovvero le cellule riproduttive (spermatozoi e ovuli).
Nonostante la sterilità, gli embrioni topo bi-paterno rappresentano un modello di ricerca prezioso per studiare l’imprinting genomico e le sue implicazioni nella fertilità. Come afferma Zhi-kun Li, ulteriori modifiche ai geni dell’imprinting potrebbero potenzialmente facilitare la generazione embrioni topo bi-paterno sani e fertili.
Conclusioni
La strada da percorrere è ancora lunga e complessa, ma la creazione di embrioni topo bi-paterno rappresenta un passo avanti significativo nella ricerca scientifica. La capacità di manipolare l’imprinting genomico e di superare le barriere biologiche che limitano la riproduzione apre nuove possibilità per il futuro della medicina riproduttiva e della terapia genica.
Lo studio è stato pubblicato su Cell Stem Cell.
