Dalla Cina animali geneticamente personalizzati

Pubblicato il da Cronache Lodigiane

Giovani caprette geneticamente modificate. (Cortesia Shaanxi Provincial Engineering and Technology Research Center for Shaanbei Cashmere Goats)
Giovani caprette geneticamente modificate. (Cortesia Shaanxi Provincial Engineering and Technology Research Center for Shaanbei Cashmere Goats)

Grazie a una nuova tecnica di manipolazione del DNA, i ricercatori cinesi hanno già ottenuto cani, capre e scimmie geneticamente modificati. Gli scienziati discutono le preoccupazioni di tipo etico che sono state sollevate da più parti e si chiedono se, ed eventualmente con che limiti, questi metodi possano essere applicati all'essere umano ( di Christina)

La provincia dello Shaanxi, nella Cina occidentale, è nota per gli aspri venti che la battono, per il suo carbone e per la lana, ma non per la sua scienza. Eppure, allo Shaanxi Provincial Engineering and Technology Research Center for Shaanbei Cashmere Goats, gli scienziati hanno appena creato un nuovo tipo di capra, dotato di muscoli più robusti e di un manto dai peli più lunghi del normale. Queste capre non sono state ottenute attraverso incroci, ma manipolandone direttamente il DNA, un segno di quanto rapidamente la Cina abbia abbracciato la rivoluzione genetica.

Il genetista Lei Qu vuole accrescere i redditi degli allevatori di capre aumentando la quantità di carne e di lana prodotta da ogni animale. Per anni i progetti di ricerca del suo laboratorio a Yulin hanno stentato a decollare, dicono i colleghi di Qu. "I risultati non erano così evidenti, anche se ci lavoravamo da tanti anni", spiega il suo assistente Haijing Zhu.

Le cose sono cambiate quando i ricercatori hanno adottato la nuova tecnologia genetica chiamata CRISPR-Cas9, una tecnica sviluppata circa tre anni fa. La CRISPR sfrutta degli enzimi per localizzare con precisione ed eliminare segmenti di DNA, in modo molto simile a un sistema di scrittura che trova ed elimina una frase, un processo noto come “editing genetico". Anche se non è il primo strumento usato dagli scienziati per modificare il DNA, è di gran lunga più preciso e più economico rispetto alle tecnologie precedenti. La semplicità di questo potente metodo evoca allettanti possibilità ma anche questioni etiche pressanti.

Quando i ricercatori cinesi hanno iniziato a usare la CRISPR, i progressi sono stati rapidi. A settembre, Qu e 25 altri scienziati che collaborano con lui in Cina hanno

pubblicato i dettagli della loro ricerca su “Scientific Reports”. Hanno cancellato con successo due geni che inibiscono la crescita sia del pelo sia dei muscoli in alcuni embrioni di capra allo stadio iniziale, ottenendo 10 caprette con muscoli più grandi e pelo più lungo, che finora non mostrano altre anomalie. "Pensiamo che il bestiame geneticamente modificato sarà commercializzato dopo che avremo dimostrato che è sicuro", prevede Qu, che pensa a questo lavoro come a un modo semplice per aumentare le vendite di carne di capra e di maglioni di cachemire dello Shaanxi.

La ricerca è solo una della recente raffica di articoli di scienziati cinesi che descrivono capre, pecore, maiali, scimmie, cani e altri mammiferi modificati con la CRISPR. Nel mese di ottobre, per esempio, ricercatori cinesi hanno illustrato sul “Journal of Molecular Cell Biology” il loro lavoro per creare cani beagle insolitamente muscolosi. Questa ricerca è stata finanziata dalla National Natural Science Foundation cinese, dal Ministero delle politiche agricole, dal Ministero della scienza e della tecnologia, così come dal governo della provincia.
Decine, se non centinaia, di istituzioni cinesi in tutti i centri di ricerca, da Pechino ai più lontani avamposti provinciali, hanno accolto con entusiasmo la CRISPR. "E' un settore prioritario per l'Accademia cinese delle scienze", dice Minhua Hu, genetista dello Guangzhou General Pharmaceutical Research Institute, che lavora sui beagle. Un suo collega, Liangxue Lai degli Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health, aggiunge che "il governo cinese ha stanziato ingenti somme per gli animali geneticamente modificati di interesse sia per il settore zootecnico sia per quello della biomedicina".

Questa creazione di nuove forme di vita sta sollevando una serie di preoccupazioni etiche. A differenza delle terapie geniche del passato, le modifiche apportate con la CRISPR negli zigoti o negli embrioni possono diventare "permanenti", ossia sono apportate al DNA che verrà passato alle generazioni future.

In genere, per ogni zigote o embrione che gli scienziati trasformano con successo, altre decine, se non centinaia, non funzionano. Ma la tecnologia sta rapidamente migliorando. "La diversità della CRISPR sta nel fatto che è una tecnologia molto più efficiente e quindi è molto più reale la possibilità che venga applicata su vasta scala", dice George Daley, esperto di staminali della Harvard Medical School. In passato i tentativi di manipolare il codice genetico della vita sono stati più lenti, più faticosi e più imprevedibili. "Ora le preoccupazioni etiche incombono perché la tecnologia è reale", aggiunge.

Questo vale per gli esperimenti CRISPR di "modifica" del DNA delle piante e degli animali, e in futuro, se scienziati come Qu affineranno ulteriormente la tecnica, forse anche per gli esseri umani. "Come in ogni intervento, c'è sempre un contrappeso di questioni tra benessere umano, benessere degli animali e impatto ambientale", spiega Daley, riferendosi alla ricerca sul "miglioramento" del bestiame, un punto focale dell'attuale ricerca sull'editing genetico in Cina. E sul tema ancora più delicato di eventuali esperimenti CRISPR con il DNA umano, si chiede: "Possiamo tracciare una chiara linea di demarcazione tra ciò che potrebbe essere ammissibile nel campo della ricerca medica o delle sue applicazioni, e ciò che dobbiamo rigorosamente vietare?" Trovare una risposta su cui tutto il mondo possa essere d'accordo è il prossimo grande compito dei genetisti e degli esperti di etica.

La Cina non è il paese natale della CRISPR, ma è stata estremamente rapida nell'adottarla, grazie a un bilancio della ricerca in rapida crescita e alla valorizzazione delle istituzioni scientifiche, che in Cina sono in gran parte un'emanazione dello Stato. Secondo il rapporto Science,Technology and Industry Outlook 2014 dell'OCSE, tra il 2008 e il 2012 la spesa in ricerca e sviluppo della Cina è raddoppiata. (Oggi è la seconda al mondo, ma stando al rapporto il bilancio per la ricerca della Cina potrebbe superare quello degli Stati Uniti entro il 2019.)

Tuttavia, nonostante i suoi punti di forza, "la Cina è un protagonista relativamente nuovo della comunità scientifica internazionale e non ha le stesse tradizioni di controllo istituzionale della ricerca", spiega Daley, aggiungendo che negli Stati Uniti e in Europa gli scienziati stanno ora osservando attentamente come i ricercatori cinesi stanno sfruttando questi potenti strumenti.

In Cina il livello e la sofisticazione del lavoro con la CRISPR sono già "più o meno gli stessi" di Europa e Stati Uniti, dove la tecnologia è stata sviluppata, dice George Church, docente di genetica alla Harvard Medical School. Un'analisi della Thomson Innovation, ha rilevato che più di 50 istituti di ricerca cinesi hanno depositato brevetti relativi all'editing genetico.

Alcuni esperimenti - in Cina come in altri paesi - hanno di mira potenziali applicazioni biomediche. Per esempio, gli scienziati dello Yunnan Key Laboratory of Primate Biomedical Research hanno usato la CRISPR per aumentare lo sviluppo neurologico di alcune scimmie per verificare la possibilità di creare nei primati modelli animali che aiutino a comprendere meglio disturbi umani come l'autismo, la schizofrenia e il morbo di Alzheimer. Molti esperimenti - come quello sulle capre da cashmere e un esperimento simile che ha eliminato il gene che inibisce la crescita muscolare nelle pecore - hanno lo scopo di trasformare la zootecnia: bestiame più muscoloso potrebbe contribuire a saziare l'appetito di carne della classe media cinese in rapida crescita.

Ma ciò che ha portato l'attenzione globale, o la condanna, sulle ambizioni della Cina è stato un recente esperimento sugli embrioni umani, il primo al mondo. Nel mese di aprile la Cina è finita al centro di critiche e ansie quando un gruppo di scienziati cinesi ha pubblicato sulla rivista online “Protein & Cell” un dettagliato resoconto dei tentativi di utilizzare la CRISPR per modificare embrioni umani non vitali, ottenuti con il consenso di una clinica della fertilità. Il loro scopo era eliminare un gene legato a una malattia del sangue chiamata beta-talassemia senza creare altre mutazioni, ma l'esperimento su 85 embrioni fallito. La ricerca è legale in Cina, che vieta gli esperimenti sugli embrioni umani di più di 14 giorni, ed è stata in parte finanziata con contributi pubblici. (Questo tipo di ricerca non è vietato nella maggior parte degli Stati americani, ma non può ottenere finanziamenti federali.)

Molti osservatori internazionali hanno reagito con critiche taglienti, attribuendo intenzioni nefande agli scienziati cinesi. "Nessun ricercatore ha il mandato morale di violare l'accordo di portata globale contro l'alterazione della linea germinale umana", ha scritto Marcy Darnovsky, direttore esecutivo del Center for Genetics and Society, un gruppo di pressione senza scopo di lucro con sede in California. Prestigiosi giornali hanno stampato titoli inquietanti: "Scienziati cinesi modificano geni degli embrioni umani, sollevando preoccupazioni", ha titolato “The New York Times”, e "Umanità modificata" “The Economist”.

La Cina è una nuova venuta nella comunità scientifica globale, e i suoi standard istituzionali di approvazione dei progetti di ricerca non sono completamente trasparenti per il mondo, dice Daley. Inoltre, i ricercatori coinvolti non erano a capo di note istituzioni di respiro globale, come il Broad Institute del MIT, la Harvard University e il Francis Crick Institute di Londra, che la comunità scientifica mondiale conosce bene e di cui comprende le motivazioni. Daley aggiunge che ora l'establishment scientifico cinese "deve prendere parte responsabilmente alla discussione."

La polemica è stata forse un po' gonfiata. Gli scienziati cinesi dicono che non stavano cercando di modificare la linea germinale umana né di sviluppare usi clinici. In una e-mail a “Scientific American”, Junjiu Huang, coautore dell'articolo e genetista alla Sun Yat-sen University a Guangzhou, ha scritto che "è vietato fare editing genetico della linea germinale in ambito clinico", ma ha difeso la possibilità di conoscere meglio le malattie umane con futuri esperimenti CRISPR. "Grazie alla tecnologia CRISPR-Cas9, gli scienziati potrebbero saperne di più sulle funzioni reali di geni chiave durante il periodo di preimpianto umano... Possiamo anche capire il meccanismo di riparazione genetica, che potrebbe portare a una nuova comprensione del modo in cui si verificano le malattie genetiche durante lo sviluppo iniziale."

Una valutazione a posteriori avvalora la prudenza del loro metodo, compresa la scelta di usare deliberatamente embrioni non vitali, che non avrebbero mai potuto diventare bambini, dice George Church, di Harvard. Ma vanno considerate sia la gravità della posta in gioco sia le preoccupazioni sull'accettazione dei principi etici occidentali da parte degli scienziati cinesi.

All'inizio di dicembre, scienziati provenienti da Stati Uniti, Regno Unito e Cina si incontreranno alla National Academy of Sciences degli Stati Uniti, a Washington, DC, nel tentativo di definire un consenso internazionale sulle modificazioni del DNA, concentrandosi sulla linea germinale umana. Church, che ha partecipato alle riunioni preliminari con le controparti cinesi e statunitensi, dice che l'importante di questi dibattiti, non è stabilire se la Cina sia o meno un'anomalia etica, ma che ci sia un dibattito pubblico che chiarisca che sono necessarie delle linee guida, in particolare per quanto riguarda la linea germinale umana. "Penso che la Cina si stia comportando altrettanto responsabilmente degli altri. Non vorrei stigmatizzare la Cina in alcun modo. Gli scienziati cinesi hanno lavorato bene all'interno del sistema legale di molti paesi, ma penso che possano esserci stati alcuni malintesi sul consenso", dice. "Penso che sia importante parlarne. Penso che siano in molti a voler cogliere l'opportunità per discutere di questo problema; a volte è necessario un evento per rendere interessante un problema."

Anche se fra gli scienziati i punti di vista su ciò che è accettabile sono molti e diversi, il divario di fondo non può essere tra Oriente e Occidente. A settembre, Kathy Niakan - una ricercatrice del Francis Crick Institute di Londra - ha presentato alle autorità di regolamentazione britanniche una domanda “per usare le nuove tecniche [CRISPR] di editing genetico per la modifica di embrioni umani", come recita un comunicato dell'istituzione. "Il lavoro svolto presso il Crick Institute avrà scopi di ricerca e non avrà applicazioni cliniche. Tuttavia, le conoscenze acquisite con la ricerca saranno molto importanti per capire come un embrione umano si sviluppa in buona salute."

Nel frattempo gli scienziati cinesi sottolineano che nel loro paese é già in corso un dibattito interno sull'etica dell'editing del DNA.

Qualunque sia l'esito della riunione di Washington, Yaofeng Zhao, un genetista che lavora sulle pecore, dice che anche la Cina è alle prese con dibattiti sull'etica e la sicurezza dello spostamento della CRISPR dai laboratori all'agricoltura e alla biomedicina. "Penso che ci siano diversi punti di vista sulla modificazione genetica. Anche in Cina ci sono diversi punti di vista su questo tema. Tra l'opinione pubblica c'è chi ha paura. Ma credo che la maggior parte degli scienziati sostenga questo tipo di ricerca; abbiamo bisogno di fare qualcosa per il futuro", dice.

Diversamente da Qu, lo specialista delle capre da cachemire, Zhao non pensa che la carne "su misura" sarà presto nei nostri piatti. "Se si vuole usare animali modificati in campo zootecnico, è necessario considerare l'opinione pubblica. Li accetterà? Anche se la tecnologia è abbastanza sicura, la commercializzazione di questi animali dipende da molti fattori.” C'è già un precedente: il governo cinese ha speso molto nella ricerca sulle colture OGM per il miglioramento di mais, frumento e riso, ma la loro commercializzazione è avvenuta in ritardo a causa della forte resistenza del pubblico.

Nelle aree in cui la scienza avanza più velocemente dei regolamenti, singoli scienziati o laboratori – che siano in Cina o in qualsiasi paese – possono agire al di fuori del consenso nazionale. Al Shenzhen International Biotech Leaders Summit del 23 settembre scorso, la BGI-Shenzhen, una società privata indipendente del settore, ha annunciato che avrebbe iniziato a vendere come animali da compagnia dei maiali nani geneticamente modificati, originariamente creati per la ricerca biomedica.
Li Yong, direttore tecnico della divisione scientifica della BGI, ha rifiutato la richiesta di intervista di “Scientific American”; in precedenza aveva dichiarato a “Nature” che voleva "valutare il mercato." (Gli animali da compagnia sono meno regolamentati rispetto al settore zootecnico, non vi sono dati nazionali su questo mercato.)
Alcuni ricercatori cinesi disapprovano nettamente. Lai, co-autore dell'articolo sui beagle, dice di credere che gli scienziati "non dovrebbero usare la tecnica CRISPR per creare animali con caratteristiche particolari per soddisfare i desideri di qualche proprietario di animale domestico." Il lavoro di Lai non riguarda gli embrioni umani, ma ha partecipato anche lui al grande dibattito in corso: se i problemi di sicurezza ed efficacia fossero affrontati in anticipo, si dice aperto alla possibilità futura di usi terapeutici, ma non eugenetici. "Negli esseri umani la CRISPR potrebbe essere usata per correggere mutazioni che causano malattie genetiche umane, ma non dovrebbe essere usata per generare alcun tratto particolare che possa favorire alcune persone." Altri scienziati cinesi che lavorano con la CRISPR hanno espresso opinioni simili, ma nessuno ha preteso di poter prevedere il futuro, in Cina o altrove. "La tecnologia dell'editing genetico è un tema scottante in tutto il mondo", osserva Huang.
Per ogni tecnologia nuova e potente il dibattito pubblico riflette speranze e paure preesistenti, dice Church. Speranze e paure che nel caso della CRISPR comprendono il desiderio di eliminare le malattie ereditarie e le preoccupazioni sulla mercificazione della genitorialità, sui privilegi dei ricchi rispetto ai più poveri e, di recente, sull'ascesa della Cina.
(La versione originale di questo articolo è apparsa su www.scientificamerican.com il 17 novembre 2015. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati)

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Due dei beagle geneticamente modificati per aumentarne la struttura muscolare. (Cortesia Zou Qingjian and Lai Liangxue at the Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health, Chinese Academy of Sciences)

Due dei beagle geneticamente modificati per aumentarne la struttura muscolare. (Cortesia Zou Qingjian and Lai Liangxue at the Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health, Chinese Academy of Sciences)

Jennifer Doudna (a sinistra) ed Emmanuelle Charpentier, coscopritrici della tecnica di editing genetico CRISPR-Cas9 (© David-Hevia/Demotix/Corbis)

Jennifer Doudna (a sinistra) ed Emmanuelle Charpentier, coscopritrici della tecnica di editing genetico CRISPR-Cas9 (© David-Hevia/Demotix/Corbis)

La CRISP è una tecnica di alterazione genetica molto più efficiente ed economica delle precedenti (Cortesia McGovern Institute for Brain Research at MIT)

La CRISP è una tecnica di alterazione genetica molto più efficiente ed economica delle precedenti (Cortesia McGovern Institute for Brain Research at MIT)

Il supercomputer "magic cube", inaugurato lo scorso ottobre allo Zhongguancun Software Park di Pechino. La Cina ospita oltre 100 dei più potenti supercomputer del mondo, e la cifra è in rapido aumento (© Imaginechina/Corbis)

Il supercomputer "magic cube", inaugurato lo scorso ottobre allo Zhongguancun Software Park di Pechino. La Cina ospita oltre 100 dei più potenti supercomputer del mondo, e la cifra è in rapido aumento (© Imaginechina/Corbis)

Uno dei micro-maiali creati alla BGI (Cortesia BGI)

Uno dei micro-maiali creati alla BGI (Cortesia BGI)

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