Cellule staminali adulte – Da Ibambini.org

Immortalità e allungamento della vita: potremmo diventare la prima generazione di persone che dimenticheranno tutto ciò che abbiano mai saputo (2)

di Achille De Tommaso

Oggi possiamo allungare la vita, ma non migliorare la memoria

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Tra le tante scoperte scientifiche del XXI secolo, forse la più entusiasmante è stata quella che ha portato il premio Nobel nel 2012 al giapponese Shinya Yamanaka e al britannico Sir John Gurdon. Il loro lavoro ha superato un importante limite biologico degli organismi viventi.

Sappiamo che diversi tipi di cellule emergono gradualmente da una nostra prima cellula. Ciò avviene attraverso le divisioni cellulari e la trascrizione delle stesse informazioni genetiche. Ciò, alla fine, porta allo sviluppo di cellule ossee, muscolo cardiaco, mucosa gastrica, pupille dell'occhio e neuroni nel cervello. Viste al microscopio, tali cellule specializzate non si somigliano più, anche se derivano tutte dalla stessa, la cosiddetta cellula staminale. Quindi, le cellule staminali hanno la cosiddetta proprietà della "pluripotenza", ossia da esse possono svilupparsi diversi tipi di cellule. Ebbene, gli scienziati hanno sempre creduto che questo processo - che chiamiamo "differenziazione cellulare" - sia esclusivamente un processo a senso unico. Era difficile persino immaginare che cellule strettamente specializzate potessero diventare di nuovo pluripotenti.

Tuttavia, tutte le cellule specializzate del corpo dovrebbero ancora contenere, nei loro nuclei, la stessa informazione genetica che aveva la prima cellula, perché sono state create dalla sua continua divisione. Sir John Gurdon era quindi interessato a ciò che sarebbe accaduto se avesse rimosso il nucleo da un uovo appena fecondato di una rana e lo avesse sostituito con il nucleo di una cellula già specializzata di una rana adulta. Ebbene, egli dimostrò che le cellule specializzate di un organismo completamente sviluppato e maturo contengono ancora tutte le informazioni necessarie per sviluppare non solo vari tipi di altre cellule, ma anche un intero nuovo organismo.

Ma un limite all'ulteriore sviluppo e applicazione di questi studi era la necessità di ovuli fecondati o cellule staminali dalla fase iniziale dello sviluppo embrionale, il che sollevava dubbi etici.

Il giapponese Shinya Yamanaka ha ipotizzato, tuttavia, che le cellule passino da essere cellule staminali a cellule specializzate spegnendo l'attività di alcuni dei loro geni. Pensava quindi che, riattivando quei geni, avrebbe potuto riprogrammare cellule specializzate per tornare a uno stato di pluripotenza, senza la necessità di cellule embrionali e trasferimento nucleare. Il principio era molto logico, ma il problema pratico era che ci sono decine di migliaia di geni in tutto il genoma che avrebbero dovuto essere messi a tacere: quali potevano essere quelli importanti per la differenziazione?

Ebbene Yamanaka, nel 2006, ha fatto una scoperta che inizialmente era difficile da credere per molti dei suoi colleghi, fino a quando anche altri laboratori in tutto il mondo non l'hanno confermata: è stato sufficiente attivare solo quattro fattori di trascrizione – noti come Myc, Oct3/4, Sox2 e Klf4 – per tradurre nuovamente le cellule murine mature e specializzate del tessuto connettivo nelle cosiddette “cellule staminali indotte”. Qualsiasi altro tipo di cellula potrebbe ora riemergere da loro, anche un intero nuovo organismo.

Grazie a Yamanaka, numerosi dilemmi etici sono stati evitati. Le cellule staminali embrionali non erano più necessarie per far avanzare questo campo di ricerca. Oggi è possibile ottenere cellule staminali, indotte da cellule specializzate, del corpo di chiunque. Ciascuna di queste cellule può quindi essere stimolata a crescere in un nuovo corpo umano clonato o in qualsiasi parte specifica di esso: un organo o un tessuto. Oggi quindi possiamo già utilizzare l'ingegneria genetica per modificare intenzionalmente il nostro codice genetico, creando organi e tessuti di riserva migliorati.

Tecnologicamente, quasi nulla ostacola più questa possibilità, ma nuovi dilemmi etici incombono. Alcuni pensano che la clonazione di versioni migliorate dei nostri organi inizierà in un futuro prevedibile e che diventerà generalmente accettata, così come l'inseminazione artificiale. Altri si oppongono a questo tipo di progresso. Qualsiasi cosa succeda, ciò dovrebbe consentirci di sostituire la maggior parte dei nostri organi con versioni più recenti, generate da cellule staminali. È interessante notare come gli organi "di riserva" non avrebbero nemmeno bisogno di seguire le istruzioni genetiche originali dell'"originale"; potrebbero persino essere migliorati attraverso l'ingegneria genetica per perfezionare le istruzioni originali.

Ma fino a che punto è possibile modificare l'istruzione genetica ricevuta dalla prima cellula all'interno di qualsiasi cellula vivente dell'organismo? Questo ci porta a un altro grande problema generato da una vita più lunga; che vi illustrerò qui di seguito.

 Innanzitutto poniamoci questa domanda:” il codice genetico delle cellule viventi potrebbe essere alterato in qualche modo secondo le nostre intenzioni?”. Sorprendentemente, la risposta è: sì. Ciò è diventato possibile di recente grazie a un'importante svolta che ha valso un premio Nobel per la chimica nel 2020 alla scienziata francese Emmanuelle Charpentier dell'Università di Umea in Svezia e alla biochimica americana Jennifer Doudna dell'Università della California, Berkeley. Questa svolta inaspettata è così significativa per la biomedicina, che dovrebbe diventare parte della cultura generale del 21° secolo.

Vediamo perché: non so se sapete che, mentre tutti noi abbiamo buone ragioni per temere batteri e virus che causano malattie infettive negli esseri umani, i batteri stessi devono diffidare degli attacchi di virus. Charpentier e Doudna hanno scoperto che le cellule batteriche, a differenza delle cellule umane, sono riuscite a sviluppare un meccanismo di difesa contro l'inserimento di geni virali nel proprio genoma. Con questo sistema, il batterio controlla gli inserti di DNA o RNA virale nel suo genoma. Può tagliare e scartare gli inserti trovati in modo molto preciso. In questo modo preserva l'integrità del proprio codice genetico. Divenne chiaro a Charpentier e Doudna che questo sistema poteva essere applicato per "asportare" con precisione qualsiasi parte del genoma di qualsiasi cellula vivente. Rendendo anche possibile “inserire” una sequenza diversa e modificare il codice genetico in punti specifici a piacere.

Quindi è possibile alterare il codice genetico a nostro piacere? Non esattamente: quando il progetto sul genoma umano è stato completato, questa è stata la prima opportunità per la specie umana di vedere il “proprio programma”. Ma ancora non capiamo bene questo programma; abbiamo appena iniziato a imparare alcuni dei suoi principi. Tuttavia, solo pochi anni dopo essere riusciti a leggere il nostro codice genetico, abbiamo acquisito un nuovo strumento, il sistema CRISPR-Cas9, che ci consente di modificare il nostro codice genomico e quello di altre specie. Ma, chi, sano di mente, può avere intenzione di cambiare il proprio codice genetico, prima di comprendere appieno cosa significhi esattamente ogni lettera di quel codice e come funziona?

Oggi nessuno, ma in futuro, una volta appreso bene il meccanismo, le possibilità di riparare e migliorare i genomi esistenti, nonché di progettare forme di vita completamente nuove, diventeranno davvero infinite. Dovremmo anche essere in grado di correggere l'accumulo di mutazioni nei nostri genomi nel tempo, prevenendo così l'invecchiamento e superando i grandi ostacoli che ci impediscono un allungamento molto significativo della durata della vita umana.

Grazie ai progressi della medicina, abbiamo gradualmente trovato modi per evitare e trattare le cause di morte; il risultato finale è forse il più grande risultato mai raggiunto dall'umanità: abbiamo letteralmente raddoppiato ciò che significa essere umani, aumentando la durata della vita. D'altra parte, questo ha permesso a un flagello di elevarsi sopra tutti gli altri fino a diventare la principale causa di morte al mondo: l'invecchiamento. Ma l’invecchiamento non porta solo la morte.

Il problema è che, con la vita che si allunga ci siamo accorti che la memoria diminuisce. Il costo dell'assistenza sanitaria per le persone con perdita di memoria in alcuni paesi ricchi ha già iniziato a superare il costo delle malattie cardiache e dei tumori maligni messi insieme. Numerosi scienziati stanno lavorando a una diagnosi molto precoce della perdita di memoria, anche se alcuni altri si chiedono se sia etico conoscere il proprio destino in anticipo, mentre non c'è ancora nulla che possiamo fare.

Gli scienziati stanno, comunque, oggi, sviluppando interessanti strumenti per la diagnosi precoce basati sull'intelligenza artificiale. I computer potrebbero ascoltare conversazioni telefoniche a intervalli regolari o prelevare campioni di messaggi di posta elettronica di una persona. Quando l'analisi del testo rileva che il numero e la complessità delle parole utilizzate sono diminuite nel tempo, potrebbe essere un'indicazione che il cervello non utilizza più il vocabolario che aveva in precedenza. Questo potrebbe essere un avvertimento molto precoce dell'insorgenza della demenza. Quando si è anziani, infatti, spesso, nel discorrere, non sappiamo articolare parole che sappiamo di aver conosciuto in passato. Come il nome delle persone.

Se la tendenza a prolungare la vita umana continua senza trovare un trattamento efficace per la perdita di memoria, tra due o tre decenni potremmo trovarci in una situazione in cui la perdita di memoria minaccerà inevitabilmente quasi tutti. Se non capiamo come trattarla, potrebbe succedere qualcosa di veramente strano. Mentre siamo ancora vivi, potremmo diventare la prima generazione di persone che dimenticheranno tutto ciò che abbiano mai saputo.

Cosa possiamo fare per preservare la memoria? In questo caso, l'approccio di sostituire le cellule "esaurite" con altre nuove, sviluppate da cellule staminali pluripotenti, non aiuta. Questo perché mentre una cellula del fegato, del polmone o della pelle può essere sostituita da qualsiasi altra cellula simile, e possiamo persino far crescere artificialmente un intero organo; ma nel caso della memoria del cervello abbiamo a che fare con i neuroni che hanno immagazzinato la nostra memoria per decenni. Non possiamo semplicemente sostituirli con nuovi neuroni, perché perderemmo quella memoria. Se la causa della leggera proliferazione di queste cellule è la loro usura nel tempo dovuta all'accumulo di mutazioni, allora il metodo CRISPR-Cas9 potrebbe aiutare a correggere queste mutazioni.

Ma il problema con un tipo di perdita di memoria particolarmente preoccupante, il cosiddetto morbo di Alzheimer, è che le proteine ​​si accumulano all'interno e all'esterno delle cellule - amiloide-beta e proteina Tau - e non sappiamo perché questo accada. Ovviamente, la soluzione di questi problemi è uno dei maggiori ostacoli rimasti a un significativo prolungamento della vita umana.

Sarà interessante seguire gli sforzi di alcune aziende private che intendono risolvere questo problema sviluppando dispositivi elettronici in grado di connettersi al cervello e immagazzinare la memoria in forma digitalizzata. Le aziende leader in questo campo sono Kernel e Neuralink. (di Kernel vi parlerò in un prossimo articolo).