Il 5 luglio 1996 è nata una pecora che avrebbe continuato a ispirare intere industrie, fornito agli scienziati un nuovo modo di aiutare le specie in via di estinzione con la clonazione e cambiare la scienza medica in modi che all’epoca erano appena concepibili.
Ma questa non era una pecora normale. Il suo stesso ingresso nel mondo è stato rivoluzionario: è stata clonata utilizzando cellule prelevate dalla ghiandola mammaria di un’altra pecora come parte di un esperimento condotto dal Roslin Institute a Midlothian, in Scozia. L’hanno chiamata Dolly in onore della cantante Dolly Parton.
Gli scienziati si stavano gingillando con la clonazione – il processo di creazione di una copia geneticamente identica di un altro essere vivente – sin dagli anni ’50, quando il biologo britannico John Gurdon trovò un modo per clonare le rane artigliate africane. Nonostante molti tentativi, ripetere l’impresa nei mammiferi più grandi si era rivelato un compito sfuggente e quasi impossibile.
Ma come molte scoperte scientifiche, l’esperimento che ha prodotto Dolly è stato una specie di colpo di fortuna. Gli scienziati del Roslin Institute avevano tentato di clonare una pecora utilizzando un complesso processo chiamato trasferimento nucleare. Usando l’elettricità, hanno trasferito il nucleo della cellula della ghiandola mammaria in un ovocita di una seconda pecora. Questo ovulo ora conteneva tutto il DNA di Dolly ed è cresciuto e si è sviluppato in un embrione in laboratorio.
Tranne che questo non doveva accadere. All’epoca, nessuno pensava che il DNA di una cellula adulta potesse dare origine a un nuovo embrione. L’intero esperimento doveva essere un test per la tecnologia, prima che il team del Roslin Institute lo conducesse utilizzando cellule embrionali.
“La clonazione della pecora Dolly ha mostrato al mondo che era possibile essenzialmente riprogrammare il DNA nel nucleo di una cellula adulta, quindi ha ricominciato a comportarsi come una cellula embrionale, dando origine a un nuovo animale“, afferma Robin Lovell- Badge, che dirige il Laboratorio di biologia delle cellule staminali e genetica dello sviluppo presso il Francis Crick Institute di Londra.
Dopo aver creato inaspettatamente un embrione, gli scienziati del Roslin Institute lo hanno inserito nell’utero di una terza pecora, che alla fine ha dato alla luce Dolly, con sorpresa e sconcerto del pubblico in generale e di gran parte dei media mondiali.
Dolly ha trascorso tutta la sua vita al Roslin Institute in Scozia. Morì quando aveva solo sei anni e mezzo, dopo aver sviluppato malattie polmonari e artrite (Credit: Getty Images).
In pochi giorni erano già state fatte inquietanti previsioni, per lo più incentrate sulle tristi possibilità della clonazione umana. Alcuni hanno persino suggerito che la clonazione potrebbe diventare un modo per sostituire i bambini perduti dei genitori in lutto, mentre la rivista TIME ha salutato l’arrivo di Dolly con un titolo di copertina che rifletteva in modo provocatorio: “Ci sarà mai un altro te?”
Ma dall’altra parte del mondo, un biologo giapponese stava osservando gli eventi in Scozia con vivo interesse.
L’ascesa della medicina rigenerativa
Nel 1996, Shinyi Yamanaka sentiva che la sua carriera stava andando alla deriva. Aveva sopportato uno sfortunato periodo come chirurgo, dove i colleghi lo avevano soprannominato Jamanaka come gioco di parole sulla parola giapponese per ostacolo, perché ci metteva troppo tempo in sala operatoria.
Ora Yamanaka si era trovato in un lavoro noioso presso la Scuola di Medicina dell’Università della città di Osaka, trascorrendo la maggior parte del suo tempo a prendersi cura dei topi, quando ha letto che gli scienziati erano riusciti a clonare una pecora.
Era affascinato dal fatto che una cellula adulta potesse essere riprogrammata in questo modo e iniziò a chiedersi se l’aggiunta di fattori di trascrizione – proteine che si legano al DNA e attivano o disattivano determinati geni – potesse riprogrammare qualsiasi cellula adulta in uno stato simile all’embrione.
Dopo un decennio di lavoro, Yamanaka ha raggiunto il suo obiettivo, prima con i topi e poi con le cellule umane. La sua tecnologia ha consentito di riprogrammare le cellule della pelle o del sangue in uno stato pluripotente, il che significa che era diventato possibile trasformarle in qualsiasi tipo di cellula del corpo, aggiungendo un cocktail di quattro fattori di trascrizione. È stata considerata una tale svolta che Yamanaka è stato successivamente insignito del Premio Nobel 2012 per la fisiologia e la medicina.
Il motivo per cui l’impresa di Yamanaka ha attirato tale attenzione è che consente agli scienziati di prelevare un campione di sangue dai pazienti e creare organoidi – minuscole versioni di organi delle dimensioni di un pisello – in laboratorio che si comportano in modo identico alle cellule all’interno del loro stesso corpo. Questi possono essere utilizzati per testare nuovi farmaci, vaccini o semplicemente per comprendere alcuni dei processi di base coinvolti nello sviluppo umano.
Gli scienziati sono anche entusiasti delle potenziali applicazioni mediche per i pazienti con malattie genetiche. “Potenzialmente consente di prelevare cellule da un paziente, magari correggere un difetto genetico e quindi utilizzare quelle cellule per riparare il tessuto danneggiato in quel paziente“, afferma Lovell-Badge. “Quindi questa è stata ovviamente una scoperta davvero importante“.
La Sooam Biotech Research Foundation, Corea del Sud, clona i cani per i proprietari di animali domestici, ma anche per le organizzazioni che cercano sostituti per i loro migliori cani da lavoro (Credit: Getty Images).
La tecnologia alla base della clonazione ha avuto anche applicazioni mediche più dirette. Gli scienziati dell’Oregon Health and Science University Center for Embryonic Cell and Gene Therapy hanno utilizzato alcuni dei passaggi coinvolti nella clonazione di Dolly per aiutare a impedire alle donne con malattie mitocondriali rare di trasmettere il disturbo ai loro figli. Trasferendo il nucleo degli ovuli della madre nell’ovulo sano di un’altra donna, la maggior parte o tutti i mitocondri danneggiati possono essere eliminati.
Clonazione di animali domestici
Per gli scienziati che hanno creato Dolly, l’eredità più immediata del loro lavoro è stata la sopravvivenza del loro centro di ricerca. Nel 1996, il Roslin Institute era in una situazione finanziaria precaria e doveva affrontare tagli del governo.
Dolly si è rivelata un’ancora di salvezza. Il clamore scientifico e mediatico che ne è seguito ha attirato l’attenzione della società texana ViaGen, che ha acquistato la proprietà intellettuale per la clonazione della tecnologia nel 1998, fornendo denaro sufficiente per la sopravvivenza dell’istituto fino a quando non è stato in grado di reperire nuovi finanziamenti.
Inizialmente l’obiettivo principale dell’azienda era utilizzare la clonazione per migliorare l’allevamento del bestiame, un processo che avviene ancora oggi, soprattutto per il bestiame di alto valore come i tori. La clonazione viene anche utilizzata per aggirare la lotteria genetica della riproduzione normale e trasferire le modifiche genetiche desiderabili apportate in laboratorio di generazione in generazione. Alcuni ricercatori stanno anche cercando di combinare clonazione e modifica del genoma per creare animali resistenti ad alcune malattie comuni come le infezioni batteriche tubercolosi e salmonellosi.
Tuttavia, negli ultimi sei anni è emersa una nuova industria: la clonazione degli animali domestici. Nel 2015, ViaGen ha iniziato a offrire i suoi servizi ai proprietari di animali domestici che desiderano clonare il loro amato gatto o cane. Non costa poco – l’azienda chiede $ 35.000 per clonare un gatto e $ 50.000 per un cane – ma la domanda c’è. Sebbene ViaGen non riveli il numero esatto di animali domestici che hanno clonato finora, Melain Rodriguez, responsabile dei servizi clienti di ViaGen, ha affermato che la cifra è di centinaia.
“È cresciuto così tanto da quando abbiamo iniziato a farlo, e stiamo clonando sempre più animali domestici ogni anno“, afferma Rodriguez. “Abbiamo cuccioli che nascono ogni settimana. Non facciamo molta pubblicità, la maggior parte viene trasmessa tramite il passaparola“.
A causa degli costi, Rodriguez spiega che il 90% dei clienti dell’azienda sceglie semplicemente di conservare le cellule del proprio animale domestico – cosa che costa $ 1.600 – nel caso in cui possano permettersi la clonazione in un secondo momento. I costi elevati derivano dal fatto che la clonazione è ancora incredibilmente complessa: per i cani l’intero processo richiede otto mesi e per i gatti un anno.
Il mammut lanoso potrebbe non tornare come una replica esatta, ma più come un “elefante artico” (Credit: Alamy)
“La gente mi chiede: ‘Perché è così costoso?‘ e dico loro perché ci sono così tanti passaggi complicati coinvolti nell’intero processo“, dice Rodriguez. “È sicuramente una ragione emotiva per i clienti di animali domestici. Vogliono essere in grado di portare avanti quel forte legame emotivo che hanno con l’animale domestico“.
Da allora l’industria si è espansa in altre parti del mondo. Sooam Biotech in Corea del Sud offre servizi di clonazione di cani, così come Sinogene in Cina.
Tuttavia, molti scienziati si sentono a disagio per l’intera premessa. Lovell-Badge sostiene che “non c’è giustificazione” per la clonazione di animali domestici poiché mentre gli animali risultanti saranno geneticamente identici, non avranno le stesse caratteristiche comportamentali e di personalità poiché tutte le creature sono un prodotto sia dei geni che del loro ambiente.
“Le persone vogliono davvero che il loro animale domestico li riconosca e conosca determinati trucchi e così via“, afferma George Church, professore di genetica alla Harvard Medical School. “In questo senso, è un po’ approfittare del dolore delle persone“.
Resuscitare specie estinte
Negli anni che seguirono la clonazione di Dolly, la questione centrale era se gli scienziati avrebbero mai esteso la tecnologia agli esseri umani e le molte questioni morali ed etiche che avrebbero invocato.
Ma mentre un embrione umano è stato clonato con successo nel 2013, il processo di creazione di un intero essere umano non è mai stato tentato a causa della probabile protesta pubblica. Scienziati cinesi hanno clonato i primi primati nel gennaio 2018, i macche dalla coda lunga Zhong Zhong e Hua Hua, ma al momento non ci sono suggerimenti che questo lavoro continuerà in altre specie di primati.
Invece, la maggior parte dei finanziamenti viene destinata all’utilizzo della clonazione per resuscitare animali sull’orlo dell’estinzione. Sono in corso sforzi per clonare sia il panda gigante che il rinoceronte bianco settentrionale – una specie per la quale sono rimasti solo due animali sul pianeta – mentre negli ultimi due anni ViaGen ha clonato il furetto dalle zampe nere e il cavallo di Przewalski, entrambi sono a rischio di estinzione.
Church sta conducendo il progetto più ambizioso, una ricerca per far rivivere il mammut lanoso, una specie vissuta circa 4000 anni fa. La sua società di de-estinzione Colossal ha già raccolto 14,5 milioni di dollari di finanziamenti per sostenere l’idea, che comporterà la creazione di un ibrido elefante-mammut prelevando cellule della pelle dagli elefanti asiatici e utilizzando la tecnologia di clonazione per riprogrammarli con DNA di mammut.
Church lo descrive come più un “elefante artico“, che potrebbe svolgere un ruolo nell’aiutare a rivitalizzare la tundra dell’estremo nord. “Potrei pensare a un’ottima ragione per cui vorremmo creare un elefante artico, qualcosa che avesse alcune delle migliori caratteristiche degli elefanti e dei mammut moderni“, dice. “E questo avrebbe a che fare con il cambiamento climatico e il ripristino delle Praterie artiche“.
Tuttavia ci sono una serie di sfide. Il progetto comporterà la modifica delle cellule della pelle degli elefanti asiatici in modo che possano trasportare i geni dei mammut, oltre a trovare una madre surrogata di elefante che possa portare e dare alla luce l’embrione risultante. “Come ospiti, elefanti e mammut sono davvero molto diversi“, afferma Lovell. “Cosa succede dopo la nascita? L’elefantessa penserà: ‘Cosa diavolo ho prodotto?’ Come interagirà il bambino mammut con un elefante?”
Sono state anche poste domande sul fatto che sia appropriato far rivivere un animale estinto, date le sfide di sopravvivenza affrontate oggi da molte specie esistenti – e che i mammut sono esistiti l’ultima volta sul pianeta in un’epoca in cui il clima e gli ecosistemi della Terra erano radicalmente diversi da quelli attuali.
Lovell-Badge sottolinea che creare un ambiente in cui i mammut possano vivere, oltre a garantire che ci siano requisiti dietetici adeguati, potrebbe essere una sfida. “Sembra meraviglioso dire ‘Non sarebbe fantastico riavere di nuovo i mammut?’“, sostiene. “Ma sarebbe bello per i mammut?”
Il futuro
Ma la clonazione potrebbe anche avere applicazioni più preoccupanti nei prossimi decenni.
A gennaio, i chirurghi della School of Medicine dell’Università del Maryland hanno trapiantato un cuore di maiale in un uomo con una malattia cardiaca terminale. Aveva 10 modificazioni genetiche umane che il team sperava riducesse le possibilità che l’organo venisse rigettato.
Sebbene il paziente sia sopravvissuto purtroppo solo per altri due mesi, ha catturato l’attenzione dei medici di tutto il mondo che lo hanno percepito come un potenziale modo per risolvere la carenza mondiale di organi per trapianti.
In Germania, un paese che ha uno dei tassi di donazione di organi più bassi in Europa, Eckhard Wolf, capo del Center for Innovative Medical Models di Monaco, sta tentando di clonare e allevare una serie di maiali geneticamente identici. L’idea è quella di avere una popolazione adeguata da cui gli organi possano essere prontamente prelevati e utilizzati per il cosiddetto xenotrapianto nell’uomo. Secondo la Organ Transplantation Foundation, ci sono attualmente circa 8.500 persone in Germania con diagnosi di insufficienza d’organo, che non hanno altre opzioni di trattamento.
La clonazione produce animali geneticamente identici che possono essere utili per la ricerca scientifica, anche se alcuni esperti hanno sollevato preoccupazioni etiche al riguardo (Credit: Getty Images)
Wolf dice che sono necessarie misure drastiche. “La situazione è critica“, dice. “Ad esempio, solo circa la metà dei pazienti che sono in lista d’attesa attiva per un cuore può ricevere un trapianto. I maiali hanno una serie di vantaggi come donatori perché le dimensioni e la funzione degli organi sono relativamente adatte per l’uomo, l’ingegneria genetica è ben consolidata nei maiali, e l’uso dei maiali è più eticamente accettato rispetto ai primati non umani“.
Wolf mira a utilizzare la clonazione per apportare una serie di modifiche genetiche alle cellule in condizioni di laboratorio, per cercare di ridurre al minimo il rischio di rigetto e infezione degli organi, prima di creare una generazione di cloni di embrioni di maiale. Se tutto andrà liscio, intende iniziare le sperimentazioni cliniche entro tre anni.
Tuttavia, non tutti sono così positivi sull’uso degli animali a scopo di trapianto. Gli attivisti per i diritti degli animali in Germania hanno affermato che sostanzialmente degrada i maiali allo stato di fabbriche di organi, mentre l’Associazione tedesca per il benessere degli animali ha descritto il progetto come eticamente discutibile.
A più di 25 anni dall’esperimento che ha catturato l’immaginazione del mondo, la clonazione è un argomento rilevante e controverso come lo era quando è nata Dolly.
