<b>3 Marzo 2003</b> – Le cellule staminali sono senza dubbio la nuova frontiere della medicina. Ma si portano dietro un dilemma etico di difficile soluzione che ostacola il lavoro dei ricercatori: il fatto che manipolare queste cellule pluripotenti dell'embrione, capaci di generare tutti i 220 diversi tipi di cellule del corpo umano, implica la distruzione degli embrioni stessi. Da oggi, però, questo ostacolo potrebbe non esserci più. Grazie a una scoperta di due ricercatori che per la prima volta sono riusciti a modificare uno specifico gene in cellule staminali umane. Questo nuovo metodo di "gene targeting" (cioè tiro al bersaglio sul gene) è, a detta dei suoi autori, cento volte più efficiente di quelli tentati finora, ed è di importanza fondamentale in tutte le applicazioni terapeutiche delle cellule staminali. La scoperta porta il nome di James Thomson, lo scienziato passato alla storia nel 1998 per essere riuscito per primo a coltivare cellule staminali estratte da embrioni umani, e Thomas Zwaka, un medico tedesco dell'Università di Ulm che lavora proprio nel mitico laboratorio di Thompson all'Università del Wisconsin. Qui prosperano e vengono studiate cinque linee di cellule staminali umane che esistono dall'inizio del 2001: e per questo il laboratorio continua a ricevere finanziamenti dal governo, evitando il bando a questi fondi deciso da Bush per motivi etici nell'agosto 2001. Abbiamo chiesto a Thomas Zwaka di spiegarci la sua rivoluzione.
<b>Dottor Zwaka, in che cosa consiste la scoperta? </b>
«Con la tecnica del gene targeting siamo riusciti a trattare le staminali umane nel modo più delicato possibile, e abbiamo avuto successo. In termini semplificati, prima creiamo con tecniche di ricombinazione e clonazione pezzetti di Dna con la stessa sequenza del gene che vogliamo modificare. Poi introduciamo in essi la mutazione, cancellando qualche informazione genetica, cambiandola, e a volte anche introducendo un segno caratteristico che poi ci permetterà di riconoscere le cellule così marcate. Una volta ottenute le nuove sequenze modificate di Dna, le introduciamo nelle cellule staminali con uno shock elettrico che rende temporaneamente porosa e quindi permeabile la membrana esterna della cellula. Dato che la nuova sequenza di Dna è quasi uguale a quella presente nel nucleo – è questo il trucco – la cellula talvolta fa un errore e si ricombina con essa, integrandola nel proprio genoma al posto giusto. Questi errori, tuttavia, sono comunque rari, perciò dobbiamo effettuare l'operazione su grandi quantità di cellule staminali, poi usare mezzi di selezione per individuare quelle in cui la ricombinazione è avvenuta e separarle dalle altre. Infine le lasciamo crescere e moltiplicare in coltura».
<b>Quali sono le applicazioni di questa tecnica? </b>
«Con il gene targeting pensiamo di poter creare linee di staminali donatrici universali da utilizzare nei trapianti senza rischio di rigetto. Il sistema immunitario di un paziente può infatti attaccare e distruggere le cellule staminali così come qualsiasi altro organo trapiantato. Ma alcuni studi indicano la possibilità di modificare geneticamente nelle cellule staminali umane i fattori che determinano la compatibilità cellulare, per diminuire il loro livello di espressione, oppure addirittura per sostituirli con i fattori caratteristici del paziente, il cui organismo quindi accetterebbe le nuove cellule come proprie».
<b>Allora non ci sarà più bisogno di ricorrere alla clonazione terapeutica? </b>
«Certo, modificando i fattori di compatibilità cellulare si possono aggirare gli ostacoli etici della clonazione terapeutica. D'altra parte, se l'impiego della clonazione terapeutica diventasse accettabile, il gene targeting ci permetterebbe di renderla molto più efficace. Dato che molte malattie hanno una base genetica, non ha senso reinserire nel paziente cellule staminali portatrici della medesima mutazione che in primo luogo ha causato la malattia: quel gene potrebbe invece essere corretto nelle cellule staminali estratte dall'embrione clonato, prima di trapiantarle nell'uomo».
<b>Prima o poi i problemi etici sorgono comunque? </b>
«La chiave di tutto è capire quali sono i segreti che rendono così speciali le cellule staminali dell'embrione: perché riescono a differenziarsi in tutti i tipi di tessuti, quali geni si esprimono in esse e sono responsabili della loro plasticità, quali proteine o lipidi influenzano il loro stato di pluripotenza. Adesso che possiamo studiarle meglio, forse riusciremo a riprogrammare il nucleo delle cellule staminali dell'adulto rendendole plastiche e pluripotenti come quelle dell'embrione. Così non ci sarà più bisogno di usare cellule estratte da embrioni umani, di crearli o di distruggerli».
<b>Qual è il prossimo passo della vostra ricerca? </b>
«Fino ad oggi si sono usate le tecniche di gene targeting per trapiantare cellule staminali animali dal Dna modificato in un embrione della stessa specie. Da questo embrione si può sviluppare un animale, per esempio un topo, o un maiale, il cui patrimonio genetico è un misto, proveniente in parte dalle cellule staminali originali e in parte da quelle trapiantate. Quando questi animali si riproducono, i nuovi nati sono i cosiddetti modelli "knock out" o "knock in", che vengono usati per studiare la genetica di un gran numero di malattie. Ad esempio, di recente all'università di Ulm, ho partecipato a esperimenti su un topo in cui abbiamo cancellato un gene che crediamo coinvolto nello sviluppo dell'arteriosclerosi: se gli studi lo confermeranno, potrebbe trattarsi della scoperta di un fattore di rischio completamente nuovo delle malattie cardiovascolari. Ricerche come queste hanno però un limite: non tutte le malattie con base genetica si manifestano allo stesso modo nell'uomo e nell'animale. Adesso invece possiamo studiare queste patologie modificando nelle cellule staminali umane proprio quei geni che pensiamo siano coinvolti».
<b>Pensate di trapiantare staminali geneticamente modificate in embrioni umani? </b>
«No di certo, non possiamo né vogliamo farlo! Anche se possibili, questi esperimenti nell'uomo sono ancora lontani. E pongono problemi etici che la società deve risolvere prima che possano di fatto avere luogo. Se, in teoria, in questo modo si potrebbero correggere le malattie genetiche nell'embrione, eliminando da quell'individuo e dai suoi discendenti i geni che causano malattie, come ad esempio il morbo di Huntington, così si potrebbero anche cambiare e determinare altre caratteristiche genetiche, come l'intelligenza o il carattere. Questa possibilità apre una finestra sui risvolti oscuri, che potrebbero essere definiti eugenetici, degli esperimenti di gene targeting. Risvolti oscuri che si contrappongono ai potenziali, enormi benefici di questa tecnica. Starà alla società decidere quali esperimenti potranno avvenire e porre limiti molto precisi. In compenso, gli studi che stiamo effettuando in provetta su cellule staminali umane modificate hanno già molte applicazioni utili».
<b>Ce le può spiegare? </b>
«Se vogliamo curare una malattia con il trapianto di cellule staminali, dobbiamo utilizzare cellule che hanno già iniziato a formare il tipo di tessuto di cui il paziente ha bisogno, ma in una fase di differenziazione molto iniziale, prima che perdano la loro capacità plastica di integrarsi in un nuovo ambiente e di proliferare. Non è però facile individuare al momento giusto e selezionare le staminali in base alla loro destinazione, e questo è uno dei principali ostacoli alla messa a punto delle nuove terapie. I nostri esperimenti si stanno perciò concentrando su metodi per introdurre nelle staminali un marcatore genetico specifico di un determinato tessuto. Così, ad esempio, speriamo di riuscire a identificare immediatamente le cellule staminali che daranno origine ai neuroni produttori di dopamina (per la cura del Parkinson), oppure alle cellule pancreatiche (per la cura del diabete mellito), o alle cellule cardiache».
<i>di Emma Trenti Paroli</i>
