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giovedì 26 gennaio 2017

I limiti delle chimere uomo-animale / The limits of the human-animal chimeras

I limiti delle chimere uomo-animale / The limits of the human-animal chimeras


Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Joseph Cotellessa



Microfotografia della fase di iniezione delle cellule staminali in un embrione di maiale (Credit: Juan Carlos Izpisua Belmonte)

Photomicrograph of the phase of injection of stem cells in a pig embryo


Un nuovo organismo ottenuto inserendo cellule staminali umane in una cellula uovo fecondata di maiale ha prodotto una chimera con un limitato "contributo" umano. Il risultato, ottenuto dal Salk Institute, dimostra che le difficoltà di queste ricerche sono maggiori del previsto, ma permette di accantonare temporaneamente le preoccupazioni etiche sulla possibilità di produrre organismi chimerici "troppo umani"

Un embrione chimerico formato da cellule di maiale e cellule umane è stato ottenuto da un gruppo di ricerca del Salk Institute di Baltimora, nel Maryland, guidato da Izpisua Belmonte e Jun Wu.

Il risultato, pubblicato sulla rivista “Cell”, segue quello analogo di un gruppo dell'Università della Californa a Davis reso noto a giugno dello scorso anno, ma dimostra che il contributo umano all'organismo così realizzato è inferiore al previsto, smorzando gli entusiasmi sulle possibili ricadute terapeutiche di questo tipo di ricerche.



Le chimere, organismi realizzati in laboratorio formati da cellule derivate da esseri umani e da specie animali, potrebbero essere un modello utile per studiare le prime fasi dello sviluppo embrionale e per testare farmaci, o ancora per crescere tessuti e organi per la medicina rigenerativa.

Si tratta di obiettivo estremamente ambizioso, perseguito da istituti di ricerca di tutto il mondo. Uno dei primi successi nel campo degli organismi chimerici fu ottenuto proprio da Belmonte e Wu con ratti e topi, i due ricercatori silenziarono in cellule uovo di topo fecondate uno specifico gene necessario per lo sviluppo di un organo, e introdussero nell'embrione cellule staminali di ratto. Il risultato fu un topo con un tessuto pancreatico di cellule di ratto.

“Le cellule di ratto avevano una copia funzionale del gene di topo mancante, e hanno così potuto fare le veci delle cellule di topo nello sviluppo dell'organo mancante”, ha spiegato Wu.

Il passo successivo è stato introdurre cellule umane in un organismo animale i cui organi fossero simili ai nostri nelle dimensioni. La scelta è caduta prima sui bovini, e infine sui suini, che comportano costi minori.

Le difficoltà si sono dimostrare subito decisamente 

superiori che nella ricerca precedente, per vari motivi. In primo luogo, esseri umani e maiali sono filogeneticamente molto più distanti tra loro di quanto siano ratti e topi. Inoltre, i suini hanno un tempo di gestazione che è solo un terzo di quello umano, il che ha richiesto un'estrema precisione cronologica per l'introduzione delle cellule staminali umane nel corretto stadio di sviluppo del maiale.

Per superare queste difficoltà, i ricercatori hanno utilizzato vari tipi di cellule staminali umane per verificare quali si comportassero meglio ai fini dello studio: quelle che hanno dimostrato di vivere più a lungo e con le maggior chance di continuare a svilupparsi erano le cellule staminali pluripotenti definite “intermedie”.

“Le cosiddette cellule pluripotenti 'naïve' somigliano alle cellule di una precedente fase di maturazione, che hanno un potenziale di sviluppo illimitato, mentre le cellule 'primed' hanno uno maturazione maggiore, pur rimanendo pluripotenti”, ha aggiunto Wu. “Le cellule intermedie stanno da qualche parte in mezzo alle due”.

Le cellule staminali umane sono sopravvissute e hanno formato un embrione chimerico uomo/maiale che poi è stato impiantato nell'utero di una scrofa, dove ha seguito uno sviluppo di tre/quattro settimane.

“Si tratta di un tempo abbastanza lungo da permetterci di comprendere in che modo le cellule umane partecipavano allo sviluppo embrionale senza dover affrontare le questioni etiche che vengono sollevate nel caso di animali chimerici più maturi”, ha spiegato Izpisua Belmonte.

Il risultato però è stato deludente: anche usando le migliori cellule staminali umane, il livello di contributo agli embrioni chimerizzati è risultato piuttosto basso, e limitato alla formazione di muscoli e dei precursori degli organi.

Per Belmonte si tratta comunque di una buona notizia, almeno da un certo punto di vista. Una delle maggiori preoccupazioni dei ricercatori è che le chimere possano diventare “troppo umane”, contribuendo per esempio alla formazione del cervello. Le questioni etiche, almeno per il momento, possono essere accantonate.


ENGLISH

A new body created by inserting human stem cells in a fertilized egg pork produced a chimera with a limited "human contribution". The result, obtained from the Salk Institute, shows that the difficulties of this research are greater than expected, but it allows you to temporarily put aside the ethical concerns about the possibility of producing chimeric organisms "too human"

A chimeric embryo formed from pig cells and human cells was obtained by a research group at the Salk Institute in Baltimore, Maryland, led by Izpisua Belmonte and Jun Wu.

The result, published in the journal "Cell", follows the analog of a group at the University of Californa Davis announced in June last year, but it shows that the human contribution to the body thus produced is lower than expected, dampening the enthusiasm the possible therapeutic effects of this type of research.


Chimeras, organisms produced in the laboratory consist of cells derived from humans and animal species, could be a useful model to study the early stages of embryonic development and to test drugs, or even to grow tissues and organs for regenerative medicine.

These are extremely ambitious goal, pursued by research institutes around the world. One of the first successes in the field of chimeric organisms was obtained precisely from Belmonte and Wu with rats and mice, the two researchers silenziarono in mouse fertilized egg cell a specific gene required for the development of an organ, and introduced into the embryo stem cells of rat. The result was a mouse with a pancreatic tissue of rat cells.

"The rat cells had a functional copy of the missing mouse gene, and were thus able to take the place of the mouse cells in the missing organ development," said Wu.

The next step was to introduce human cells in an animal organism whose organs were similar to ours in size. The choice fell first on cattle, and finally on pigs, which involve lower costs.

The difficulties were to prove very quickly
higher than that in the previous search, for various reasons. First, humans and pigs are phylogenetically much more distant from each other than are rats and mice. In addition, pigs have a gestation time is only a third of the human genome, which required extreme chronological precision for the introduction of human stem cells in the correct stage of development of the pig.

To overcome these difficulties, the researchers used various types of human stem cells to see which behave better for the study: those that have been shown to live longer and with greater chance to continue to develop pluripotent stem cells were defined "intermediate".

"The so-called pluripotent 'naïve' cells resemble cells of an earlier stage of maturity, that have a potential for unlimited growth, while the 'primed' cells have a greater maturity, while remaining pluripotent," added Wu. "Intermediate cells are somewhere in between the two."

Human stem cells survived and formed an embryo chimeric human / pig which was then implanted in the uterus of a sow, which has followed a development of three / four weeks.

"It is a long enough time to allow us to understand how human cells participated in the embryonic development without having to deal with the ethical issues that are raised in the case of more mature chimeric animals," said Izpisua Belmonte.

But the result was disappointing: even using the best human stem cells, the level of contribution to chimerizzati embryos is quite low results, and limited to the formation of muscles and organs precursors.


Belmonte it is still good news, at least from a certain point of view. A major concern of the researchers is that the chimeras can become "too human", for example by contributing to the formation of the brain. Ethical issues, at least for the moment, can be shelved.



Da:

http://www.lescienze.it/news/2017/01/26/news/embrione_chimerico_maiale_uomo-3397164/