Dolly the sheep potrebbe essere stato il clone più famoso del mondo, ma non è stata la prima. La clonazione crea una copia geneticamente identica di un animale o di una pianta. Molti animali – tra cui rane, topi, pecore e mucche – erano stati clonati prima di Dolly. Le piante sono spesso clonate – quando si prende un taglio, si sta producendo un clone. Anche i gemelli identici umani sono cloni.
Così Dolly non era il primo clone, e lei sembrava qualsiasi altra pecora, quindi perché ha causato così tanto entusiasmo e preoccupazione? Perché è stato il primo mammifero ad essere clonato da una cellula adulta, piuttosto che da un embrione. Questo è stato un importante risultato scientifico, ma ha anche sollevato preoccupazioni etiche.
Dal 1996, quando Dolly è nata, altre pecore sono state clonate da cellule adulte, così come topi, conigli, cavalli e asini, maiali, capre e bovini. Nel 2004 un topo è stato clonato utilizzando un nucleo da un neurone olfattivo, dimostrando che il nucleo donatore può provenire da un tessuto del corpo che normalmente non si divide.
Come è stata prodotta Dolly?
Produrre un clone animale da una cellula adulta è ovviamente molto più complesso e difficile che coltivare una pianta da un taglio. Così, quando gli scienziati che lavoravano al Roslin Institute in Scozia hanno prodotto Dolly, l’unico agnello nato da 277 tentativi, è stata una notizia importante in tutto il mondo.
Per produrre Dolly, gli scienziati hanno utilizzato il nucleo di una cellula mammaria di una pecora bianca Finn Dorset di sei anni. Il nucleo contiene quasi tutti i geni della cellula. Hanno dovuto trovare un modo per “riprogrammare” le cellule della mammella – per mantenerle in vita ma fermarle a crescere – che hanno ottenuto alterando il mezzo di crescita (la “zuppa” in cui le cellule sono state mantenute in vita). Poi hanno iniettato la cellula in una cellula uovo non fecondata che aveva avuto il suo nucleo rimosso, e fatto le cellule si fondono utilizzando impulsi elettrici. La cellula uovo non fecondata proveniva da una pecora scozzese dalla faccia nera.
Quando gli scienziati erano riusciti a fondere il nucleo della cellula adulta di pecora bianca con la cellula uovo della pecora dalla faccia nera, avevano bisogno di assicurarsi che la cellula risultante si sarebbe sviluppata in un embrione. Lo coltivarono per sei o sette giorni per vedere se si divideva e si sviluppava normalmente, prima di impiantarlo in una madre surrogata, un’altra pecora scozzese dalla faccia nera. Dolly aveva la faccia bianca.
Da 277 fusioni cellulari, 29 embrioni precoci si sono sviluppati e sono stati impiantati in 13 madri surrogate. Ma solo una gravidanza è andato a termine, e il 6.6kg Finn Dorset lamb 6LLS (alias Dolly) è nato dopo 148 giorni.
Perché gli scienziati sono interessati alla clonazione?
La ragione principale per cui gli scienziati di Roslin volevano essere in grado di clonare pecore e altri grandi animali era legata alla loro ricerca finalizzata alla produzione di medicinali nel latte di tali animali. I ricercatori sono riusciti a trasferire geni umani che producono proteine utili in pecore e mucche, in modo che possano produrre, ad esempio, l’agente di coagulazione del sangue fattore IX per trattare l’emofilia o alfa-1-antitripsina per trattare la fibrosi cistica e altre condizioni polmonari.
Si potrebbero anche sviluppare animali clonati in grado di produrre anticorpi umani contro le malattie infettive e persino i tumori. Geni ‘stranieri’ sono stati trapiantati in pesci zebra, che sono ampiamente utilizzati nei laboratori, e gli embrioni clonati da questi pesci esprimono la proteina estranea. Se questa tecnica può essere applicata alle cellule di mammiferi e alle cellule coltivate per produrre animali clonati, queste potrebbero quindi riprodursi convenzionalmente per formare stormi di animali geneticamente modificati che producono medicinali nel loro latte.
Ci sono altre ragioni mediche e scientifiche per l’interesse nella clonazione. Viene già utilizzato insieme a tecniche genetiche nello sviluppo di organi animali da trapiantare nell’uomo (xenotrapianto). La combinazione di tali tecniche genetiche con la clonazione di suini (realizzata per la prima volta nel marzo 2000) porterebbe a una fornitura affidabile di organi donatori idonei. L’uso degli organi di maiale è stato ostacolato dalla presenza di uno zucchero, alpha gal, sulle cellule di maiale, ma nel 2002 gli scienziati sono riusciti a eliminare il gene che lo produce e questi maiali “knockout” potrebbero essere allevati naturalmente. Tuttavia, ci sono ancora preoccupazioni per la trasmissione del virus.
Lo studio dei cloni animali e delle cellule clonate potrebbe portare a una maggiore comprensione dello sviluppo dell’embrione e dell’invecchiamento e delle malattie legate all’età. I topi clonati diventano obesi, con sintomi correlati come l’aumento dei livelli di insulina plasmatica e leptina, anche se la loro prole non lo fa e sono normali. La clonazione potrebbe essere utilizzata per creare modelli animali migliori di malattie, che potrebbero a loro volta portare a ulteriori progressi nella comprensione e nel trattamento di tali malattie. Potrebbe anche migliorare la biodiversità garantendo la continuazione delle razze rare e delle specie minacciate.
Cosa è successo a Dolly?
Dolly, probabilmente la pecora più famosa del mondo, ha vissuto un’esistenza coccolata al Roslin Institute. Ha accoppiato e prodotto prole normale nel modo normale, dimostrando che tali animali clonati possono riprodursi. Nata il 5 luglio 1996, è stata sottoposta all’eutanasia il 14 febbraio 2003, all’età di sei anni e mezzo. Le pecore possono vivere fino a 11 o 12 anni, ma Dolly soffriva di artrite in un’articolazione della gamba posteriore e di adenomatosi polmonare delle pecore, un tumore polmonare indotto dal virus a cui le pecore allevate in casa sono inclini. Il 2 febbraio 2003, la prima pecora clonata dell’Australia morì inaspettatamente all’età di due anni e 10 mesi. La causa della morte era sconosciuta e la carcassa fu rapidamente cremata mentre si stava decomponendo.
I cromosomi di Dolly erano un po ‘ più corti di quelli delle altre pecore, ma in molti altri modi era uguale a qualsiasi altra pecora della sua età cronologica. Tuttavia, il suo invecchiamento precoce può riflettere che è stata allevata dal nucleo di una pecora di 6 anni. Lo studio delle sue cellule ha anche rivelato che la piccolissima quantità di DNA al di fuori del nucleo, nei mitocondri delle cellule, è tutta ereditata dalla cellula uovo del donatore, non dal nucleo del donatore come il resto del suo DNA. Quindi non è una copia completamente identica. Questa scoperta potrebbe essere importante per le malattie legate al sesso come l’emofilia e alcune condizioni neuromuscolari, cerebrali e renali che vengono trasmesse solo attraverso il lato materno della famiglia.
Migliorare la tecnologia
Gli scienziati stanno lavorando su modi per migliorare la tecnologia. Ad esempio, quando vengono combinati due embrioni di topi clonati geneticamente identici, l’embrione aggregato ha maggiori probabilità di sopravvivere alla nascita. I miglioramenti nel mezzo di coltura possono anche aiutare.
Preoccupazioni etiche e regolamentazione
La maggior parte delle preoccupazioni etiche sulla clonazione riguardano la possibilità che possa essere utilizzata per clonare gli esseri umani. Ci sarebbero enormi difficoltà tecniche. Allo stato attuale, la tecnologia dovrebbe coinvolgere donne disposte a donare forse centinaia di uova, gravidanze surrogate con alti tassi di aborto spontaneo e di nati morti, e la possibilità di invecchiamento precoce e alti tassi di cancro per tutti i bambini così prodotti. Tuttavia, nel 2004 gli scienziati sudcoreani hanno annunciato di aver clonato 30 embrioni umani, li hanno coltivati in laboratorio fino a quando non sono stati una sfera vuota di cellule e hanno prodotto una linea di cellule staminali da loro. Ulteriori discussioni etiche sono state sollevate nel 2008 quando gli scienziati sono riusciti a clonare topi da tessuti che erano stati congelati per 16 anni.
Negli Stati Uniti, il presidente Clinton ha chiesto alla Commissione nazionale di bioetica e al Congresso di esaminare le questioni, e nel Regno Unito il Comitato scientifico e tecnologico della Camera dei Comuni, l’Autorità per l’embriologia e la fertilizzazione umana e la Commissione consultiva sulla genetica umana hanno tutti consultato ampiamente e consigliato che la clonazione umana dovrebbe essere vietata. Il Consiglio d’Europa ha vietato la clonazione umana: in effetti la maggior parte dei paesi ha vietato l’uso della clonazione per produrre bambini umani (clonazione riproduttiva umana). Tuttavia, c’è un aspetto medico importante della tecnologia di clonazione che potrebbe essere applicato agli esseri umani, che le persone possono trovare meno discutibile. Questa è la clonazione terapeutica (o sostituzione del nucleo cellulare) per l’ingegneria tissutale, in cui vengono creati i tessuti, piuttosto che un bambino.
Nella clonazione terapeutica, le singole cellule sarebbero prelevate da una persona e “riprogrammate” per creare cellule staminali, che hanno il potenziale per svilupparsi in qualsiasi tipo di cellula del corpo. Quando necessario, le cellule staminali potrebbero essere scongelate e quindi indotte a crescere in particolari tipi di cellule come cuore, fegato o cellule cerebrali che potrebbero essere utilizzate nel trattamento medico. Riprogrammare le cellule rischia di rivelarsi tecnicamente difficile.
La ricerca sulla clonazione terapeutica è già stata condotta negli animali e le cellule staminali sono state coltivate con questo metodo e trapiantate nell’animale donatore originale. Nell’uomo, questa tecnica rivoluzionerebbe il trapianto di cellule e tessuti come metodo di trattamento delle malattie. Tuttavia, è una scienza molto nuova e ha sollevato preoccupazioni etiche. Nel Regno Unito un gruppo guidato dal Chief Medical Officer, professor Liam Donaldson, ha raccomandato che la ricerca sui primi embrioni umani dovrebbe essere consentito. L’Human Fertilisation and Embryology Act è stato modificato nel 2001 per consentire l’uso di embrioni per la ricerca sulle cellule staminali e di conseguenza l’HFEA ha la responsabilità di regolamentare tutta la ricerca sulle cellule staminali embrionali nel Regno Unito. Esiste una potenziale offerta di embrioni precoci, poiché i pazienti sottoposti a fecondazione in vitro producono solitamente un’eccedenza di ovuli fecondati.
Per quanto riguarda la clonazione animale, tutte le clonazioni per scopi di ricerca o medici nel Regno Unito devono essere approvate dall’Home Office in base ai severi controlli dell’Animals (Scientific Procedures) Act 1986. Ciò salvaguarda il benessere degli animali, consentendo al tempo stesso un’importante ricerca scientifica e medica.
Ulteriori informazioni
Il Roslin Institute ha molte informazioni sulla ricerca che ha portato a Dolly, e gli studi scientifici di Dolly, così come i link a molti altri siti che forniscono informazioni utili sugli aspetti scientifici ed etici di questa ricerca.
Il rapporto del Gruppo consultivo di esperti del Chief Medical Officer sulla clonazione terapeutica: Ricerca sulle cellule staminali: progresso medico con responsabilità è disponibile presso il Dipartimento della Salute del Regno Unito, PO Box 777, Londra SE1 6XH.
Ulteriori informazioni sulla clonazione terapeutica e sulla ricerca sulle cellule staminali sono disponibili presso il Medical Research Council.
Interessanti funzioni illustrate sulla clonazione sono state pubblicate da Time, New Scientist. BBC News Online ha un Q&A Che cosa è la clonazione?
IMMAGINE © ISTITUTO ROSLIN