Con l’intenzione di creare embrioni sintetici realistici coltivati in barattolo, la Renewal Bio si lancia all’esplorazione di nuovi orizzonti della scienza e dell’etica
Continua la ricerca di una medicina che garantisca longevità. Un’azienda biotech israeliana spiega come pensa di generare copie di un individuo in stadio embrionale per ricavarne i tessuti necessari ad un trapianto.
L’azienda, Renewal Bio, sta coniugando i più recenti progressi conseguiti nel campo delle cellule staminali e degli uteri artificiali dimostrati dal Dr. Jacob Hanna, biologo del Weizmann Institute of Science di Rehovot.
Hanna ha dimostrato di poter ricreare in laboratorio degli embrioni di topo realistici a partire da cellule staminali e portarne avanti lo sviluppo in un utero meccanico abbastanza giorni da produrre cuori palpitanti, sangue nelle vene e le prime caratteristiche del cranio.
È la prima volta che una ricerca riesce a dare origine ad un embrione tanto sviluppato senza utilizzare spermatozoi, ovuli o persino un utero. Il rapporto di Hanna è stato recentemente pubblicato sulla rivista Cell.
“Questo esperimento ha enormi implicazioni“, afferma Bernard Siegel, sostenitore dei pazienti e fondatore del World Stem Cell Summit. “Ci si chiede quale mammifero possa essere preso in considerazione dopo il topo.”
La risposta è: gli esseri umani. Hanna racconta al MIT Technology Review che sta già studiando come replicare la tecnologia a partire da cellule staminali umane e spera di arrivare a produrre modelli artificiali di embrioni umani equivalenti a 40-50 giorni di gestazione. È in questo momento dello sviluppo di un embrione che si formano gli organi di base, minuscoli arti e dita minuscoli.
“Consideriamo l’embrione come la migliore stampante biologica 3D“, spiega Hanna. “È il mezzo migliore per creare organi e tessuti adeguati al trapianto“.
I ricercatori sono già in grado di stampare o coltivare in laboratorio tessuti semplici, come cartilagine o ossa, ma produrre tipi cellulari e organi più complessi si è rivelato complesso. Un embrione, tuttavia, avvia la generazione di un corpo intero in modo del tutto naturale.
“La domanda che si pone l’azienda è: ‘Possiamo utilizzare questi composti embrionali organizzati dotati di versioni precoci degli organi per ricavarne cellule da utilizzare per il trapianto?’ Lo consideriamo un potenziale punto di partenza universale”, afferma Hanna.
Le cellule sanguigne embrionali potrebbero essere raccolte, moltiplicate e trasferite ad una persona anziana per riavviare il sistema immunitario. Un’altra possibilità sarebbe coltivare copie embrionali di donne afflitte dall’infertilità causata dalla vecchiaia. Raccolte le gonadi del modello embrionale, i ricercatori potrebbero portarle a maturazione, in laboratorio o tramite trapianto nel corpo della donna, per dare vita a ovuli giovani.
La startup, finanziata finora con il capitale iniziale della società di venture capital NFX, ha recentemente contattato altri investitori. Secondo il materiale di presentazione condiviso, la missione della startup sarebbe “rinnovare l’umanità, rendendo tutti giovani e sani“.
Ora tocca agli esseri umani
La Renewal Bio non ha reso noti i dettagli specifici del suo piano di ricerca e il sito Web dell’azienda non è che un biglietto da visita. “Ci sono pochi dettagli per un motivo. Non vogliamo promettere troppo e non vogliamo spaventare le persone”, afferma Omri Amirav-Drory, partner e CEO di NFX. “Stiamo lavorano con materiali potenzialmente sensibili.”
Secondo alcuni scienziati, data la difficoltà di far sviluppare dei modelli di embrioni umani fino ad uno stadio avanzato, tanto varrebbe evitare le inevitabili polemiche che sorgono quando si arriva a generare qualcosa di troppo simile a veri embrioni umani.
“Non è indispensabile, quindi perché farlo?” dichiara Nicolas Rivron, scienziato delle cellule staminali presso l’Istituto di Biotecnologia Molecolare di Vienna. A suo parere, i ricercatori potrebbero limitarsi a creare “la struttura embrionale minima necessaria” per produrre cellule di interesse.
Da parte sua, Amirav-Drory è convinto di non aver mai visto una ricerca tanto promettente dall’avvento della tecnologia di editing genetico CRISPR. “La capacità di creare un embrione sintetico dalle cellule – senza ovulo, sperma, o utero – è davvero sorprendente”, dice. “Pensiamo che possa essere una piattaforma tecnologica di immensa importanza e trasformativa, con possibili applicazioni sia nel campo della fertilità che della longevità”.
Utero meccanico
Per creare questa successione di scoperte, il laboratorio di Hanna ha combinato la scienza avanzata delle cellule staminali con nuovi tipi di bioreattori.
Un anno fa, lo specialista in cellule staminali ha dimostrato per la prima volta le capacità di un “utero meccanico” in cui è riuscito a far sviluppare embrioni di topo naturali per diversi giorni. La macchina mantiene in rotazione una serie di vasi in cui gli embrioni sono mantenuti immersi in un siero nutriente e ossigenato
A. AGUILERA-CASTREJON E AL., NATURE 2021
Nella più recente ricerca pubblicata da Hanna, lo studioso ha utilizzato il medesimo utero meccanico, ma questa volta per far crescere simil-embrioni creati da cellule staminali.
A sorpresa, si rivela che quando le cellule staminali vengono coltivate insieme in contenitori di una specifica forma, si raccolgono spontaneamente nel tentativo di assemblare un embrione, producendo strutture chiamate embrionidi, blastoidi o modelli sintetici di embrioni.
Molti ricercatori insistono sul fatto che, a dispetto delle le apparenze, queste strutture non sono altro che una pallida imitazione degli embrioni reali e nessuna possibilità di completare il proprio sviluppo.
Inseriti questi embrioni sintetici di topo nel suo utero meccanico, tuttavia, Hanna è riuscito a portarli al massimo grado possibile di evoluzione, ottenendo dei cuori pulsanti, sangue circolante nonchè i primi cenni di cervello e coda.
“Questi embrioni sono davvero fantastici“, afferma Hanna, il cui ultimo rapporto ha suscitato grande interesse nella comunità scientifica. “Sono davvero, molto simili agli embrioni naturali”. Le analisi mostrano che le versioni sintetiche sono circa il 95% simili ai normali embrioni di topo, in base al mix di tipologie cellulari riscontrate in ciascuno.
Anche così, le tecniche per coltivare embrioni sintetici rimangono inefficienti. Meno di 1 tentativo su 100 di imitare un embrione di topo ha avuto successo, e anche gli embrioni modello che si sono sviluppati più a lungo hanno finito per presentare anomalie, inclusi problemi cardiaci, forse perché non potevano crescere ulteriormente senza un adeguato apporto di sangue.
Mini-me
Nell’attuale serie di esperimenti, Hanna sta utilizzando cellule di sangue e pelle proprie (e di pochi altri volontari) come punto di partenza per creare embrioni umani sintetici. Significa che il suo laboratorio potrebbe presto generare centinaia o migliaia di minuscoli mini-me, tutti cloni genetici di se stesso.
Hanna non è turbato dall’idea. Nonostante il fatto sorprendente che sia in grado di imitare in provetta i primordi di un mammifero, li vede come entità senza futuro.
È improbabile che siano in grado di arrivare alla piena maturazione, spiega. Per non parlare del fatto che, in questo momento, non c’è modo di passare dalla vita in barattolo alla vita reale. Senza una placenta e un cordone ombelicale collegati a una madre, nessun embrione sintetico potrebbe sopravvivere anche se trapiantato in un utero.
“Non stiamo cercando di creare esseri umani. Non è assolutamente quello che stiamo cercando di fare,” Precisa Hanna. “Definire un embrione di 40 giorni un mini-me non è realistico.”
Tuttavia, con il progredire di questa tecnologia, ci si potrebbe trovare a discutere di eventuali diritti di questi embrioni o delle implicazioni etiche del loro utilizzo come semplici magazzini di materiale per la scienza e la medicina. Negli Stati Uniti, il National Institutes of Health ha, in alcuni casi, rifiutato di finanziare studi su embrioni sintetici potenzialmente troppo simili ad embrioni reali.
Per quanto Hanna sia convinto che non possa esserci alcun paragone tra un embrione artificiale realizzato in laboratorio a partire da cellule staminali e un essere umano, il ricercatore ha un piano di emergenza per assicurarsi che non si possa fare confusione. È possibile, ad esempio, modificare geneticamente le cellule di partenza in modo che l’embrione modello risultante non sviluppi mai una testa.
Limitarne il potenziale potrebbe aiutare a evitare dilemmi etici. “Pensiamo che si tratti di un argomento importante e abbiamo investito molto per prenderlo in considerazione”, afferma Hanna. È possibile manipolare geneticamente il modello perchè non sviluppi mai “nè polmoni, nè cuore, nè cervello”.
La nuova startup, Renewal, ha già assunto alcuni degli studenti di Hanna e preso in licenza la sua tecnologia dal Weizmann Institute. Inizierà a spendere soldi per migliorare le incubatrici, sviluppare sensori per tracciare gli embrioni mentre in corso di sviluppo e scoprire come prolungarne il periodo di sopravvivenza in laboratorio.
Amirav-Drory afferma che l’azienda è in una fase tanto iniziale da non avere nemmeno ancora chiaramente identificato quali potrebbero essere gli obiettivi della su tecnologia e quali applicazioni possano rivelarsi più promettenti. Lui ed Hanna, che fondatore scientifico della Renewal, si sono rivolti ad altri scienziati e medici per sapere cosa farebbero, se avessero accesso a un gran numero di embrioni sintetici sviluppati per giorni o addirittura settimane.
“Abbiamo chiesto alle persone: ‘Immagina se riuscissimo a raggiungere questo o quell’altro traguardo. Quali porte si aprirebbero?’ E gli occhi delle persone si illuminano”, dice.
