Gli scienziati hanno creato ovuli umani dalle cellule della pelle e li hanno usati per formare embrioni

In un passo controverso che solleva la possibilità di un nuovo tipo di trattamento per l'infertilità , gli scienziati riferiscono di aver prodotto in laboratorio ovuli umani funzionali che sono stati in grado di essere fecondati con lo sperma.

Lo studio di prova di concetto, pubblicato oggi sulla rivista Nature Communications, prevede l'utilizzo di cellule cutanee umane per generare ovuli, alcuni dei quali sono in grado di produrre embrioni in fase iniziale.

Nessuno degli embrioni è stato utilizzato per cercare di instaurare una gravidanza, ed è improbabile che si sarebbero sviluppati ulteriormente nell'utero. Eppure, gli autori, dell'Oregon Health and Science University, affermano che la tecnica potrebbe un giorno essere utilizzata come alternativa alla fecondazione in vitro, o FIVET.

"Le applicazioni più ovvie riguarderebbero le donne anziane che hanno esaurito i propri ovuli o le donne che non ne hanno per altri motivi, come precedenti trattamenti contro il cancro o anomalie genetiche", afferma la coautrice Paula Amato, professoressa di ostetricia e ginecologia presso la Facoltà di Medicina dell'Oregon Health and Science University. Potrebbe anche essere utilizzato per aiutare le coppie dello stesso sesso ad avere figli geneticamente imparentati, creando ovuli da cellule maschili e spermatozoi da cellule femminili.

Sempre più persone ricorrono alla fecondazione in vitro per concepire, ma non sempre funziona. Uno dei motivi per cui la fecondazione in vitro può fallire è la scarsa qualità degli ovociti, che diminuisce con l'età ed è un fattore importante nell'infertilità. Ma se le pazienti sottoposte a fecondazione in vitro potessero avere una scorta pronta di ovociti generati in laboratorio da un campione di pelle, ciò potrebbe migliorare notevolmente il successo della fecondazione in vitro e consentire a molte più persone di avere figli.

La tecnica del gruppo dell'Oregon ha prodotto 82 ovuli che sono stati poi fecondati con spermatozoi in laboratorio. Tutti gli embrioni risultanti presentavano anomalie cromosomiche e la maggior parte non ha superato il terzo giorno di fecondazione. Tuttavia, il 9% ha continuato a svilupparsi fino allo stadio di blastocisti sei giorni dopo la fecondazione, quando gli embrioni vengono solitamente trasferiti a una paziente sottoposta a fecondazione in vitro. A quel punto, gli autori hanno interrotto la coltura degli embrioni.

Per creare gli ovuli, i ricercatori hanno trapiantato il nucleo di una cellula cutanea umana in un ovulo donato, privato del nucleo – il centro di controllo della cellula che ne ospita il materiale genetico. Questa tecnica è stata utilizzata per produrre la pecora Dolly , come riportato nel 1997. Essendo un clone, il DNA di Dolly era una replica genetica esatta di quello della madre.

Nel caso di Dolly, non è stato utilizzato lo sperma del padre. Ma per il team dell'Oregon, l'obiettivo era quello di creare embrioni con materiale genetico di entrambi i genitori. Uno spermatozoo e un ovulo normali hanno 23 cromosomi ciascuno, mentre un embrione sano ne contiene 46. Ma una cellula epiteliale prelevata da un adulto ha già 46 cromosomi – un set da ciascun genitore – quindi quando il suo nucleo viene trasferito nell'ovulo svuotato e combinato con lo spermatozoo, si ritrova con un set di cromosomi in più.

Un embrione con un corredo cromosomico completo in più non può sopravvivere, quindi il team ha dovuto trovare un modo per far sì che gli ovuli ricostruiti perdessero metà dei loro cromosomi. Hanno stimolato gli ovuli con un impulso elettrico e hanno applicato un farmaco chiamato roscovitina per imitare la meiosi, o divisione cellulare, per ridurre il numero di cromosomi. Gli ovuli risultanti potevano essere fecondati, ma gli embrioni contenevano ancora anomalie cromosomiche – alcuni avevano troppi cromosomi, altri troppo pochi, mentre altri avevano la combinazione sbagliata – e Amato afferma che probabilmente non sarebbero riusciti a svilupparsi nell'utero.

"La sfida più grande è come far sì che questo ovulo espella metà dei suoi cromosomi, e la metà corretta", afferma Amato. "Non ci siamo ancora riusciti". Il team ha soprannominato la sua tecnica "mitomeiosi" e sta cercando di comprendere meglio come i cromosomi tendono ad appaiarsi e come si segregano, per trovare un modo per indurre sperimentalmente queste condizioni.

La capacità di produrre ovuli e spermatozoi in laboratorio, chiamata gametogenesi in vitro o IVG , è diventata un campo di ricerca in crescita negli ultimi anni.

Nel 2016, un gruppo di ricercatori giapponesi guidato dal ricercatore sulle cellule staminali Katsuhiko Hayashi ha riferito di aver prodotto cuccioli di topo sani dopo aver prodotto ovuli di topo interamente in laboratorio. Successivamente, hanno generato ovuli di topo utilizzando cellule di maschi e, di conseguenza, hanno creato cuccioli con due padri. Questi progressi sono stati ottenuti riprogrammando le cellule cutanee di topi adulti in cellule staminali, per poi indurle ulteriormente a svilupparsi in ovuli e spermatozoi.

Nel 2018 Mitinori Saitou dell'Università di Kyoto ha documentato per la prima volta come il suo team abbia trasformato cellule del sangue umano in cellule staminali , che poi hanno trasformato in ovuli umani, ma erano troppo immaturi per essere fecondati e creare embrioni.

Le startup statunitensi Conception Biosciences, Ivy Natal, Gameto e Ovelle Bio stanno tutte lavorando alla produzione di ovuli o spermatozoi in laboratorio.

Ma la prospettiva solleva importanti questioni etiche su come la tecnologia dovrebbe essere utilizzata. In un editoriale del 2017 , i bioeticisti hanno avvertito che l'IVG "potrebbe sollevare lo spettro di una 'fattoria di embrioni' su una scala attualmente inimmaginabile". Presumibilmente, potrebbe consentire a chiunque, a qualsiasi età, di avere un figlio. E, in combinazione con i progressi nello screening degli embrioni , le cliniche della fertilità del futuro potrebbero utilizzare l'IVG per produrre grandi quantità di embrioni e poi scegliere quelli con le qualità più desiderabili. L'editing genetico potrebbe anche essere utilizzato con l'IVG per eliminare il DNA patogeno o creare nuovi tratti.

Amato afferma che ci vorranno probabilmente altri dieci anni di ricerca prima che l'IVG possa essere considerato sicuro o sufficientemente efficace da poter essere testato sugli esseri umani. Anche allora, non è chiaro se la tecnica sarebbe consentita negli Stati Uniti, poiché una clausola del Congresso vieta alla Food and Drug Administration di prendere in considerazione sperimentazioni cliniche che comportino la manipolazione genetica di un embrione allo scopo di creare un bambino.

"Il loro metodo è molto sofisticato e ben organizzato", afferma Hayashi, ora professore all'Università di Osaka, a proposito dell'approccio del gruppo dell'Oregon. Tuttavia, a causa dell'elevato tasso di errori cromosomici, "è troppo inefficiente e ad alto rischio per essere applicato immediatamente alla pratica clinica".

Inoltre, poiché il loro processo richiede l'uso di ovuli donati, potrebbe limitarne l'uso come trattamento per l'infertilità. Con la crescente diffusione della fecondazione in vitro, la domanda di ovuli donati è in aumento e il loro utilizzo può comportare tempi di attesa.

Amander Clark, esperto di riproduzione e biologo delle cellule staminali presso l'UCLA, non coinvolto nello studio, concorda sul fatto che, nella sua forma attuale, la mitomeiosi non sia pronta per essere utilizzata per la cura della fertilità. Ma nel frattempo, la ricerca ha altri utilizzi.

"La tecnologia della mitomeiosi è un'importante innovazione tecnica e potrebbe rivelarsi estremamente preziosa per la nostra comprensione della biologia della meiosi negli ovociti umani. Gli errori meiotici aumentano con l'età delle donne. Pertanto, comprenderne le cause è un'area di ricerca fondamentale", afferma Clark.