Dopo più di 30 anni, gli scienziati hanno capito come creare cuccioli sani in laboratorio
Ecco i primi cani nati con la fecondazione in vitro: sono 7 cuccioli di Beagle
Scoperta utile per specie in via di estinzione ed uomini. Ma la Crispr pone problemi etici
[10 Dicembre 2015]
Un team di ricercatori statunitensi della Cornell University e dello Smithsonian Conservation Biology Institute ha pubblicato su Plos One lo studio “Live Births from Domestic Dog (Canis familiaris) Embryos Produced by In Vitro Fertilization” nel quale dà notizia dei primi due cuccioli di cane nati da fecondazione in vitro.
I ricercatori spiegano che «Lo sviluppo di tecniche di riproduzione assistita (ART) nel cane hanno resistito progresso per decenni, a causa della loro fisiologia riproduttiva unica. Questa mancanza di progressi è notevole dato il ruolo fondamentale che l’ART potrebbe svolgere nella conservazione delle specie minacciate di estinzione o per debellare le malattie ereditarie dei canidi attraverso le tecnologie di gene editing un approccio che potrebbe anche far progredire il cane come modello biomedico». Anche perché più di 350 patologie ereditarie/tratti nei cani sono omologhi alle condizioni umane, quasi il doppio del numero di qualsiasi altra specie.
Lo studio riporta la notizia dei due primi esemplari di cani, dei Beagles, nati vivi da embrioni (crioconservati) fecondati in vitro e i ricercatori sono convinti che «Lo sviluppo della fecondazione in vitro permette approcci genetici moderni da applicare in modo più efficiente nei cani, e per salvataggio di gameti per conservare le specie di canidi in via di estinzione».
La nascita dei cuccioli di Beagle è costa anni di e ora gli scienziati dicono: «Non sembrano meraviglie mediche. Ma queste meraviglie pelose sono i primi cani nati con la fecondazione in vitro, un processo che ha richiesto più di 30 anni per svilupparlo per i canidi». Alexander Travis uno dei ricercatori della Baker Institute for Animal Health, College of Veterinary Medicine della Cornell University che ha partecipato allo studio, sottolinea che «Le persone hanno lavorato a questo IVF hanno inventato. Nessuno aveva mai fatto progressi con la fecondazione in vitro nel cane. Questo è il primo successo».
Il problema era dovuto in parte al fatto che biologi continuavano a fare esperimenti basandosi du dati scientifici incompleti, in particolare su uno studio pubblicato nel 1978 su Gamete Research che suggeriva che magnesio rallentasse lo sperma. «Il Cane sperma è simile a sperma umano – spiegano alla Smithsonian – , ma a differenza della versione umana, lo sperma di cane non è pronto a fecondare subito un ovulo. Questo perché lo sperma del cane ha un rivestimento di colesterolo che copre la sua testa, dove è conservata l’informazione del DNA. Quando lo sperma viaggia attraverso l’utero di un cane di sesso femminile, le sostanze chimiche, compreso magnesio si spezzano verso la parte inferiore del rivestimento. Se il rivestimento rimane intatto, il DNA dello sperma non può fecondare l’ovulo. Quello stesso bagno di sostanze chimiche dice allo sperma di muovere la coda, che agisce come un propulsore, aiutandola a scavare nell’ovulo in modo che possa depositare che il DNA. Con il magnesio, lo sperma può nuotare più velocemente e penetrare più facilmente l’ovulo».
Durante la fecondazione in vitro, lo sperma è in una provetta e non nell’utero, quindi gli scienziati hanno dovuto ricreare il bagno chimico all’interno del corpo del cane, ma fino ad ora nessuno aveva pensato di includere il magnesio a causa dello studio del 1978, ma senza il magnesio si può mettere uno spermatozoo di cane accanto a un ovulo e non succederà nulla.
La principale autrice dello studio, Jennifer Nagashima, anche lei del Baker Institute for Animal Health, College of Veterinary Medicine della Cornell University, si è chiesta: «Perché no il magnesio? Chiunque sta usando questo mezzo senza metterlo in discussione, ed è stato inventato negli anni ‘70. Siamo ritornati ad osservarlo. E’ stata sicuramente una lezione di vita. Ho chiesto tutto e subito».
Le ricerche precedenti si erano anche basate sul processo di fecondazione in vitro umana per progettare quella sul cane, ma i nostri sistemi riproduttivi hanno alcune differenze importanti che non venivano prese in considerazione: «Gli esseri umani hanno l’ovulazione una volta al mese – spiegano ancora alla Smithsonian – il che significa che le ovaie rilasciano un ovulo che è pronto per la fecondazione. Ma i cani hanno l’ovulazione solo una o due volte l’anno, e i loro ovuli non sono immediatamente praticabili. Facendo affidamento sulla linea temporale di un corpo umano per lavorare con i cani, gli scienziati stavano togliendo gli ovuli dai cani di sesso femminile troppo presto». Invece, il team ha scoperto che gli ovuli di cane hanno bisogno di “riposarsi” all’interno delle loro ovidotti (le tube di Falloppio negli esseri umani) per un certo periodo di tempo, prima di essere pronti per la fecondazione in vitro.
Quando Nagashima ei suoi colleghi hanno rimosso gli ovuli subito dopo l’ovulazione, nessuno è stato fecondato. Ma quando hanno aspettato 4 giorni, l’80% degli ovuli sono stati fecondati.
Dopo aver rimosso gli ovuli dall’utero del cane, gli scienziati li hanno messi insieme allo sperma e hanno aspettato circa 48 ore perché la miscela creasse nuove cellule, il primo passo verso un feto cane. Queste cellule sono state poi rimosse dalla capsula di Petri, congelate e successivamente impiantate in una mamma cagna surrogata. Il 10 luglio, dopo decenni di ricerca, su 19 embrioni fecondati sono nati 7 cuccioli di Beagle.
«Ho sentito quei primi vagiti, e questo è stato un buon feeling – dice Travis – Il passo successivo è quello di imparare a rimuovere gli ovuli dai cani senza fare grandi interventi di chirurgia».
Ma gli scienziati americani hanno utilizzato anche la contestata tecnologia Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (Crispr), che sta suscitando un acceso dibattito anche per i problemi etici che pone, dato che permette di per rimuovere già nell’embrione delle sequenze di informazione genetica.
Margaret Root Kustritz, una specialista in riproduzione dei piccoli animali dell’università del Minnesota, non ha partecipato allo studo, ma è impressionata dai suoi risultati e ne sottolinea il lato positivo: «Con il progresso della tecnologia della fecondazione in vitro per i cani, gli scienziati potrebbero aumentare le popolazioni di specie canine in via di estinzione. I canidi in via di estinzione che sono disposti o in grado di procreare nello stesso modo potrebbe servire da donatrici di ovuli, garantendo in tal modo che i loro geni preziosi continuino nella prossima generazione. L’IVF potrebbe anche essere utilizzato per ridurre la malattia nei cani domestici. Molte razze pure oggi soffrono di malattie genetiche che potrebbero essere rimosse con la fecondazione in vitro e i moderni strumenti di gene editing. Questa ricerca può anche aiutare la nostra comprensione delle malattie umane. Mentre gli scimpanzé sono più vicini a noi geneticamente, condividiamo più di 350 i tratti di malattia con i cani, che è il doppio di quanto facciamo con qualsiasi altra specie. Questo è un enorme passo positivo. Tutti gli studi che ci aiutano a comprendere meglio la normale biologia riproduttiva ci aiutano a pensare a come potremmo utilizzare queste conoscenze per aiutare gli animali e gli esseri umani».