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Clonazione: stato dell’arte e implicazioni etiche

L’interesse verso la clonazione ha subito una forte impennata dopo la nascita della pecora Dolly. Di fatto, grazie a questa scoperta, si è dimostrato che le cellule somatiche potevano regredire ad uno stadio embrionale generando individui con DNA nucleare identico ad una singola cellula somatica, prelevata dal soggetto originale. Questo ha rappresentato un punto di svolta anche per gli studi sulle cellule staminali pluripotenti indotte, potenzialmente utilizzabili in terapia. Ciò nonostante, le implicazioni etiche riguardo la clonazione e la generazione di embrioni umani per il prelievo di cellule staminali sono moltissime e impongono dei limiti applicativi da tenere in forte considerazione.

Cos’è la clonazione?

La clonazione è il processo di generazione di una copia geneticamente identica di un segmento di DNA, di una cellula o di un intero organismo. Sebbene questo processo venga spesso associato a tecniche artificiali messe in atto dall’uomo, la clonazione avviene normalmente in natura ed è tipica della replicazione asessuata in cui non si verifica la ricombinazione genetica. A questo proposito, gli organismi semplici come procarioti e protozoi hanno la capacità di generare copie geneticamente identiche di sé stessi utilizzando la fissione o scissione binaria.

Inoltre, negli organismi eucariotici come l’uomo, tutte le cellule che subiscono la mitosi come le cellule della pelle e del tratto gastrointestinale, possono essere definite cloni. Le uniche eccezioni sono i gameti (cellula uovo e spermatozoo) che, a differenza delle altre cellule, subiscono la meiosi con conseguente fusione dei due corredi cromosomici aploidi (materno e paterno) e rimescolamento del materiale genetico attraverso il crossing over per lo sviluppo di un nuovo individuo.

Il processo di clonazione, inteso invece come biotecnologia, può essere diviso in:

  • Clonazione genica, per la creazione di copie di geni o segmenti di DNA;
  • Clonazione riproduttiva, per la creazione di interi organismi;
  • Clonazione terapeutica, per la creazione di embrioni da cui verranno prelevate le cellule staminali.

Clonazione riproduttiva: il caso della pecora Dolly

Il primo caso di clonazione riproduttiva risale ai primati. Già nel 1999 è nato un esemplare di macaco rhesus, Macaca mulatta, chiamato Tetra, ottenuto da un esperimento che mima la condizione che si verifica in natura quando un singolo embrione si divide in due dando luogo a due gemelli identici.

Le tecniche di clonazione riproduttiva hanno subito cambiamenti significativi dalla nascita della pecora Dolly, primo mammifero clonato con successo per mezzo del trasferimento nucleare da cellule somatiche, in inglese “somatic cell nuclear transfer” (SCNT). Questa tecnica comporta la rimozione dell’intero nucleo da una cellula somatica di un organismo e il successivo inserimento di quest’ultimo in una cellula uovo enucleata che verrà poi immessa in utero per lo sviluppo del clone.

Dopo stimolazione elettrica l’uovo inizia a dividersi creando quindi un embrione identico all’organismo originale (fig. 1).

Processo di clonazione della pecora Dolly.
Figura 1. Processo di clonazione della pecora Dolly.

Pochi anni dopo la nascita di Dolly, molti altri animali furono clonati con tecnica SCNT ma è solo nel 2018 che vennero clonati i primi due primati (Macaca fascicularis) grazie al trasferimento nucleare da cellule somatiche.

La SCNT ha quindi rappresentato un passo in avanti straordinario nella scienza della clonazione non solo perché ha portato alla creazione di cloni geneticamente identici ma anche perché ha dimostrato che era possibile per il DNA delle cellule somatiche differenziate ritornare a uno stadio embrionale pluripotente in cui ogni cellula è in grado di differenziarsi nella moltitudine di cellule che compongono un intero organismo.

La consapevolezza di questa importante scoperta ha influenzato significativamente la ricerca sulla clonazione terapeutica e lo sviluppo delle cellule staminali pluripotenti indotte o dall’inglese “Induced Pluripotent Stem Cell” (iPSC), scoperte dal professor Shinya Yamanaka che gli hanno valso il premio Nobel per la medicina nel 2012.

Sebbene la clonazione con tecnica SCNT sia stata un successo esistono delle problematiche evidenti che pongono dei limiti considerevoli. Ad esempio le modificazioni epigenetiche, le mutazioni spontanee indesiderate e la variabilità del sistema immunitario possono portare ad anomalie più o meno gravi che si traducono in bassi tassi di gravidanza oltre che ad una serie di malformazioni e malattie.

Clonazione terapeutica

La clonazione terapeutica utilizza embrioni clonati con lo scopo di estrarre cellule staminali che vengono successivamente coltivate e stimolate a differenziarsi in uno degli oltre 200 tipi di cellule che compongono il corpo umano (Fig. 2).

clonazione
Figura 2. Processo di clonazione per scopi terapeutici

Queste cellule, trapiantate in tessuti danneggiati del paziente, potrebbero essere utilizzate per trattare una varietà di condizioni patologiche tra cui l’Alzheimer e il Parkinson, evitando situazioni di rigetto.

Anche la sperimentazione biomedica che si svolge su animali può trarre giovamento dall’applicazione della clonazione. Se gli animali in un medesimo esperimento, usati come modello di studio per patologie umane, hanno genotipi differenti è difficile stabilire se le differenze osservate tra i test e i gruppi di controllo siano dovute al trattamento terapeutico o semplicemente alla variabilità genetica interindividuale. Grazie alla tecnica del trasferimento nucleare da cellule somatiche (SCNT) è possibile generare organismi da singole cellule donatrici, cioè delle linee di animali geneticamente omogenei.

Questo consente una rapida ed efficiente generazione di modelli di malattie umane nei grandi animali, compresi i primati, in particolare se combinati con tecniche di modifica del genoma come il sistema CRISPR/Cas9, che permetterebbero di “editare” la cellula donatrice di DNA prima che il suo nucleo sia trasferito alla cellula uovo.

Un’ulteriore applicazione riguarda la possibilità di utilizzare le cellule staminali per studi in vitro con lo scopo di verificare la tossicità di farmaci sull’embrione in via di sviluppo.

Ciò nonostante, i progressi nella ricerca sulla clonazione terapeutica nell’uomo sono stati lenti rispetto ai progressi compiuti nella clonazione riproduttiva negli animali. Ciò è principalmente dovuto alle sfide tecniche e alle controversie etiche derivanti dall’acquisizione di cellule uovo umane esclusivamente a scopo di ricerca. Coloro che si oppongono alla clonazione terapeutica credono infatti che la tecnica supporti e incoraggi l’accettazione dell’idea che la vita umana possa essere creata e utilizzata per qualsiasi scopo.

Altri invece la supportano poiché credono nell’impegno morale della ricerca continua di nuove conoscenze scientifiche in modo da ottenete tecniche di guarigione sempre più efficaci. In ogni caso la maggior parte dei sostenitori ritiene che l’embrione debba avere una speciale considerazione morale e politica.

La clonazione umana è possibile?

La clonazione riproduttiva umana rimane universalmente condannata principalmente per i rischi psicologici, sociali e fisiologici associati. Vi sono questioni filosofiche riguardo la natura della riproduzione e l’identità umana che pongono un’attenzione particolare per il tema. L’idea che la specie umana possa essere perfezionata attraverso la selezione di individui “migliori” (eugenetica), viola i principi di libertà e uguaglianza presenti inevitabilmente in una democrazia. A questo proposito nel 2005, l’Organizzazione delle Nazioni Unite (ONU) ha approvato una Dichiarazione non vincolante in cui invita gli Stati membri ad adottare tutte le misure necessarie per vietare ogni forma di clonazione umana in quanto incompatibile con la dignità e la protezione della vita umana.

Ciò offre comunque un margine di manovra che permette agli Stati membri di perseguire la clonazione per diversi fini. Infatti, su licenza rilasciata dai singoli Stati, è possibile creare cellule staminali embrionali umane per legittimi scopi terapeutici e di ricerca volti a ottenere conoscenze scientifiche sulle malattie. In ogni caso, le licenze richiedono la distruzione degli embrioni entro il 14° giorno di sviluppo, cioè quando iniziano a sviluppare la striscia primitiva, primo indicatore del sistema nervoso di un organismo.

La scienza della clonazione ha fatto grandi passi in avanti dalla nascita della pecora Dolly nel 1996. Di fatto, la clonazione di un individuo umano è tecnicamente possibile anche se attualmente non è ancora permessa a causa di motivazioni puramente etiche. In questo  contesto, la clonazione umana è destinata ad essere un tema di forte interesse per i prossimi anni.

Articolo di Emanuele Torri e Liliana Improta.

Bibliografia

  • Liu Z. et al., Cloning of Macaque Monkeys by Somatic Cell Nuclear Transfer, Cell., 2018, 174(1), 245.
  • Mishra P. K. et al., Animal cloning: Art and ethics, The Pharma Innovation Journal, 2018, 7(7), 839-843.
  • Häyry M., Ethics and cloning, British Medical Bulletin, 2018, 128, 15–21.
  • Matoba S. and Zhang Y., Somatic Cell Nuclear Transfer Reprogramming: Mechanisms and Applications, Cell Stem Cell, 2018, 23(4), 471-485.
  • First monkeys cloned with technique that made Dolly the sheep – Nature
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