Cuori umani in embrioni suini e topi con cellule cerebrali umane: la ricerca sugli ibridi uomo-animale apre nuove strade per affrontare la carenza di organi per i trapianti
Nel 2003, in uno dei suoi romanzi, Margaret Atwood – autrice del celebre Il racconto dell’ancella – immaginava un futuro distopico in cui aziende biotecnologiche allevano maiali geneticamente modificati con organi umani destinati al trapianto. Un’ipotesi allora lontana, ma che nel 2025 non è più solo fantascienza. Oggi, un cuore umano in miniatura può battere all’interno di un embrione di maiale, e cellule umane possono integrarsi nel cervello di un topo ancora in gestazione. In due studi distinti, presentati di recente al meeting annuale dell’International Society for Stem Cell Research a Hong Kong, gli scienziati hanno dimostrato la possibilità di far crescere cellule umane in organi animali. Ma i progressi sulle chimere uomo-animale, se da un lato aprono nuove strade per creare organi da trapiantare, dall’altro sollevano interrogativi scientifici, tecnici ed etici ancora irrisolti.
CHIMERE UOMO-ANIMALE, TRA MITO E REALTÀ
Quando si parla di chimere uomo-animale (tematica che Osservatorio Terapie Avanzate tiene d’occhio già da tempo), la mente corre ai centauri, alle sfingi o ad altri esseri mitologici con testa umana e corpo animale. Ma le chimere non esistono solo nei miti: in biologia, questo termine indica organismi nei quali cellule umane convivono con cellule di un’altra specie, generalmente animale, fin dalle prime fasi dello sviluppo embrionale. Questi ibridi possono aiutare a studiare lo sviluppo dei tessuti nell’embrione e – soprattutto – a risolvere la carenza cronica di organi disponibili per i trapianti.
Una delle strategie più promettenti consiste nell’inserire cellule staminali umane – capaci di generare qualsiasi tipo di tessuto – all’interno di embrioni animali geneticamente modificati per non sviluppare un determinato organo, come il cuore o il rene, in modo che siano proprio le cellule umane a costruire quell’organo mancante. Un campo di ricerca che vede anche la partecipazione dell’Italia, all’interno del progetto HUMANIZE (di cui abbiamo parlato qui) coordinato da Graziano Martello, professore all’Università di Padova, che mira a utilizzare cellule staminali umane per creare organi compatibili per i trapianti.
I maiali sono i principali candidati per questo approccio, grazie alla somiglianza anatomica e dimensionale dei loro organi rispetto a quelli umani. Non è un caso che i primi xenotrapianti (OTA ha riportato alcune storie qui) siano stati realizzati proprio con organi di maiale, modificati con CRISPR per renderli compatibili con il ricevente umano. Anche questo un settore in piena espansione e per cui è in avvio il primo studio clinico, che è stato autorizzato lo scorso febbraio dalla Food and Drug Administration (FDA) statunitense.
UN EMBRIONE SUINO DAL CUORE “QUASI” UMANO…
Nel primo dei due studi presentati a Hong Kong, condotto da Lai Liangxue e colleghi del Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health (Cina), i ricercatori sono riusciti per la prima volta a far sviluppare un cuore contenente cellule umane all’interno di un embrione di maiale.
Il gruppo di Liangxue non è nuovo a questo tipo di esperimenti: nel 2023 aveva introdotto cellule staminali pluripotenti umane in embrioni di maiale privati di due geni necessari allo sviluppo del rene. Più di 1800 embrioni erano stati trasferiti in uteri di maiali surrogate e, dopo 28 giorni, l’analisi aveva evidenziato che il 50-60% dei reni era costituito da cellule umane – la percentuale più alta mai raggiunta in una chimera uomo-animale.
Il nuovo lavoro, non ancora sottoposto a peer review e su cui ha puntato l’attenzione Nature, mira a ottenere risultati analoghi con il cuore. I ricercatori hanno adottato una duplice strategia: da un lato, le cellule staminali umane sono state ingegnerizzate per sopravvivere all’interno dell’embrione; dall’altro, i maiali riceventi sono stati geneticamente modificati per non esprimere due geni fondamentali per lo sviluppo cardiaco. Le cellule umane, introdotte quando l’embrione era ancora allo stadio di morula – una sfera di poche decine di cellule – sono state poi tracciate con un marcatore fluorescente.
Gli embrioni sono cresciuti fino a 21 giorni in uteri di maiali surrogati. I loro cuori, con dimensioni paragonabili a quelle di un cuore umano allo stesso stadio di sviluppo (poco più di una falange), hanno cominciato a battere. Lo studio mostra che i cuori sono costituiti in parte da cellule umane, ma non è chiaro in quale misura queste si siano integrate con quelle suine. Un aspetto tutt’altro che secondario: per ottenere un organo trapiantabile, infatti, il tessuto dovrebbe essere interamente umano, così da non innescare una risposta immunitaria.
… ED EMBRIONI CON ORGANOIDI UMANI
Sebbene i risultati ottenuti dal team di Liangxue siano promettenti, le chimere uomo-animale pongono ancora numerose sfide: tra queste, la bassa sopravvivenza delle cellule umane e la difficoltà di farle sviluppare in modo mirato all’interno degli embrioni animali. Proprio per aggirare questi ostacoli, Xiling Shen – bioingegnere del MD Anderson Cancer Center dell’Università del Texas – e Qiang Huang del Terasaki Institute for Biomedical Innovation in California, hanno esplorato una strada alternativa. Anche questa riportata un paio di settimane fa su Nature.
La loro ipotesi è che le cellule umane potrebbero attecchire meglio se venissero introdotte non come singole cellule staminali, ma dopo essersi organizzate in organoidi – piccoli modelli tridimensionali di tessuti umani. Il team ha coltivato organoidi di intestino, fegato e cervello a partire da cellule staminali riprogrammate, e li ha poi iniettati direttamente nel liquido amniotico di femmine di topo gravide, senza intervento diretto sull’embrione. I topi sono nati regolarmente e le cellule umane hanno cominciato a proliferare selettivamente proprio negli organi corrispondenti.
A un mese dalla nascita, circa il 10% dei topi presentava cellule umane nell’intestino – circa l’1% del totale – mentre percentuali inferiori sono state osservate nel fegato e nel cervello. Alcune cellule epatiche hanno prodotto albumina umana, segno che erano funzionalmente attive, e in tutti i casi le cellule sono risultate ancora presenti a due mesi dalla nascita. Il metodo potrebbe rivelarsi una via pratica per ottenere questo tipo di organismi senza manipolazioni invasive.
IL DIBATTITO ETICO
Restano, naturalmente, importanti interrogativi etici. Le chimere uomo-animale rappresentano un confine ancora sfocato tra specie, che mette alla prova le nostre definizioni di identità biologica e persino di coscienza.
Il nodo più sensibile è proprio quello della manipolazione cerebrale: l’idea che cellule umane possano integrarsi nel sistema nervoso di un altro animale solleva timori comprensibili. Fin dove possiamo spingerci prima che emerga qualcosa di simile a una coscienza umana in un corpo non umano? Al momento, la percentuale di cellule umane nel cervello dei topi è minima, ma lo stesso Xiling Shen ammette che, con livelli più alti di integrazione, il tema della coscienza diventerà centrale.
Nel frattempo, però, le liste d’attesa per un trapianto d’organo restano lunghissime: secondo i dati più recenti del Centro Nazionale Trapianti, in Italia sono oltre 8.200 le persone in attesa, di cui più di 6.000 per un rene. Nel 2023, oltre 200 persone sono morte prima che arrivasse un organo compatibile.
Al fianco delle politiche di sensibilizzazione per aumentare il numero di donatori, ogni strada merita di essere esplorata. Non per creare un futuro distopico, ma per offrire, invece, la speranza concreta di un presente a tutte le persone che riempiono le liste d’attesa, e per cui un organo può significare la differenza tra la vita e la morte.
