La ricerca su Chimera apre nuove porte alla comprensione e al trattamento delle malattie

Jul 10, 2023

Hannah è entrata a far parte di Drug Discovery News come assistente redattore nel 2022. Ha conseguito il dottorato di ricerca in neuroscienze presso l'Università di Washington nel 2017 e ha completato la Dalla Lana Fellowship in Global Journalism nel 2020.

"Quando ero al college, mia madre aveva bisogno di un trapianto di cuore", ha detto Mary Garry, biologa cellulare dell'Università del Minnesota. Anche se aveva solo cinquant'anni, alla madre di Garry fu detto che era troppo vecchia per ricevere un trapianto; semplicemente non c'erano abbastanza cuori disponibili.

"Mia madre è morta nel 1980", ha detto Garry. "Il numero di donatori di cuori disponibili oggi non è molto superiore a quello disponibile più tardi negli anni '80."

Il bisogno di organi, soprattutto di reni, fegato e cuore, supera di gran lunga la disponibilità. Oggi, più di 100.000 persone solo negli Stati Uniti sono nella lista d’attesa nazionale per i trapianti (1). Molti moriranno nell'attesa.

Con il miglioramento della comprensione scientifica delle cellule staminali, dell'editing genetico e dello sviluppo degli organismi, Garry sentiva che il suo percorso professionale era chiaro. "Quando le tecnologie per risolvere questo problema si sono rese disponibili, ci è sembrata davvero la cosa giusta da fare."

Oggi Garry e suo marito Dan, cardiologo specializzato in trapianti, sono pionieri nel campo della ricerca sulle chimere interspecie, lo studio di organismi contenenti cellule di due specie diverse. Il loro team si concentra sull’uso di cellule staminali pluripotenti indotte dall’uomo per far crescere tessuti umani all’interno dei maiali.

Anche altri scienziati, tra cui Jun Wu, un biologo specializzato in cellule staminali presso il Southwestern Medical Center dell’Università del Texas, stanno studiando le chimere con l’obiettivo finale di riuscire un giorno a produrre abbastanza organi umani per soddisfare l’enorme bisogno di trapianti, salvando potenzialmente centinaia di persone. migliaia di vite. "Le cellule staminali umane pluripotenti racchiudono il potenziale per fornire una fornitura inesauribile di cellule donatrici, tessuti o organi per il trapianto", ha scritto Wu in una e-mail.

Nella mitologia greca, la chimera era un mostro sputafuoco - in parte capra, in parte serpente, in parte leone - che terrorizzava il popolo della Licia prima di essere ucciso dall'eroe Bellerofonte. In biologia, una chimera è molto meno mostruosa; è qualsiasi organismo che contiene due o più set di DNA. Questo può variare da creature relativamente banali, come una persona che ha ricevuto un trapianto di midollo osseo, a creature che sembrano più a loro agio nella fantascienza, come animali contenenti cellule o tessuti appartenenti ad altre specie.

Le chimere interspecie create in laboratorio non sono particolarmente nuove. Gli scienziati dell'ARC Institute of Animal Physiology hanno annunciato la loro creazione di ibridi pecora-capra conosciuti come geeps nel 1984 (2). Le prime ricerche sulle chimere erano difficili e inesatte. Gli scienziati hanno accuratamente rimosso il tessuto da un embrione e lo hanno innestato in un altro embrione (3). Tuttavia, i progressi nella ricerca sulle cellule staminali negli anni 2000 hanno rivoluzionato il campo, aprendo nuove possibilità e nuove applicazioni per la ricerca sugli organismi multispecie.

Nel 2007, un team dell'Università di Kyoto ha creato cellule staminali pluripotenti da cellule somatiche umane adulte (4). I ricercatori iniziarono a sognare un futuro in cui le cellule dei pazienti, magari provenienti dal sangue o dalla pelle, potessero essere convertite in cellule staminali pluripotenti indotte e coltivate in qualunque organo di cui il paziente avesse bisogno. Ciò non solo fornirebbe un’adeguata fornitura di organi, ma eliminerebbe anche la necessità per i pazienti di assumere farmaci immunosoppressori potenzialmente pericolosi; poiché i nuovi organi verrebbero realizzati dalle loro stesse cellule, non dovrebbero preoccuparsi del rigetto dell'organo.

Alcuni ricercatori stanno tentando di utilizzare le cellule staminali per bioingegnerizzare organi umani in laboratorio in vitro, piuttosto che all'interno di un'altra specie (5). Sebbene Garry riconosca prontamente l'importanza di approcci multipli, ha affermato che ci sono importanti vantaggi nel coltivare organi negli animali in via di sviluppo piuttosto che in vitro.

"Pensiamo che i segnali di sviluppo che esistono nel maiale aiuteranno a guidare le cellule umane all'interno dell'embrione suino. Nell'approccio in vitro, esiste un'impalcatura fisica, ma i segnali biologici come i fattori di crescita o la forza pura del flusso sanguigno o altre cose di questa natura che sono presenti nell'organismo vivente," ha detto. Gli scienziati potrebbero non saperne ancora abbastanza per imitare accuratamente tutti i segnali di sviluppo che istruiscono le cellule a diventare un organo specifico. "La natura sa più di noi perché non possiamo reinventare tutte quelle cose in vitro", ha detto Garry.