Nel 2007, un gruppo di ricercatori ha riportato una scoperta sorprendente: Avevano creato cellule simili allo sperma da cellule staminali prelevate dal midollo osseo di uomini umani. Due anni dopo, tuttavia, lo studio è stato ritrattato a causa di accuse di plagio. Tredici anni dopo, la capacità di creare sperma umano funzionale dalle cellule staminali rimane elusiva.
Gli scienziati stanno cercando di capire come creare gameti umani funzionanti – uova e sperma – dalle cellule staminali da 20 o 30 anni, dice Vittorio Sebastiano, un biologo delle cellule staminali alla Stanford University la cui ricerca si concentra sulla biologia riproduttiva. Ciò aiuterebbe le persone che lottano contro l’infertilità ad avere figli e aiuterebbe gli scienziati a svelare i segreti dello sviluppo umano. Dal 2007, gli scienziati hanno fatto notevoli progressi su questo fronte, creando cuccioli di topo sani da gameti generati da cellule staminali e persino da cellule uovo umane immature. Ma c’è ancora molta strada da fare prima che gli scienziati siano in grado di convertire la pelle o il midollo osseo in bambini.
“Stiamo cercando di trovare il modo di generare in modo efficiente e robusto cellule germinali che possano essere, a breve termine, utilizzate per capire la biologia di questi concetti, ma a lungo termine in grado di ripristinare la fertilità”, dice Sebastiano.
Quando il primo bambino concepito tramite fecondazione in vitro (IVF) è nato nel 1978, è stato un importante passo avanti per la scienza riproduttiva e un precursore della ricerca sulle cellule staminali condotta da Sebastiano e altri oggi, dice. Ma la FIVET non è un’opzione per ogni individuo o coppia che cerca di avere un figlio biologico, compresi coloro che sono nati senza gameti o che ricevono trattamenti aggressivi contro il cancro in giovane età. Questa tecnica scientifica offrirebbe a questi individui una nuova possibilità di riproduzione.
Il prossimo grande passo è stato fatto negli anni 2000, con la creazione di cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC). Queste cellule sono prese da cellule del sangue o della pelle e riprogrammate per comportarsi come cellule embrionali, che hanno la capacità di svilupparsi in qualsiasi tipo di cellula del corpo. Da allora, i ricercatori stanno cercando di capire come trasformare queste cellule simili a quelle embrionali in sperma e uova funzionali.
Inchiodare le basi
Parte di ciò che ha reso questo lavoro così impegnativo è che gli scienziati non sono stati in grado di comprendere appieno cosa succede in un embrione umano durante il normale sviluppo, dice Sebastiano. Gli scienziati comprendono questo processo nei topi perché i roditori sono facili da studiare in laboratorio. Ma restrizioni etiche e fattori tecnici (come avere accesso agli embrioni al momento giusto) rendono questo fenomeno difficile da studiare nelle persone, dice.
Nonostante gli ostacoli, gli scienziati hanno fatto progressi significativi negli ultimi 10 anni. Nel 2012, un gruppo di ricercatori in Giappone ha creato uova di topo fertili da iPSC e ha usato quelle uova per allevare cuccioli di topo sani. “Nel topo, l’intero cerchio è già stato completato”, dice Sebastiano. “Ora è stato dimostrato da un paio di gruppi nel Regno Unito e in Giappone che è possibile generare cellule simili a quelle embrionali dai topi e poi si può effettivamente spingere queste cellule a diventare uova o sperma, completamente funzionali.”
Nel 2018, lo stesso gruppo di scienziati giapponesi ha fatto un altro importante passo avanti. Usando cellule del sangue umano e la tecnica delle cellule staminali pluripotenti, sono riusciti a produrre uova umane immature.
Simili sforzi per creare sperma non sono così lontani, dice Sebastiano. Diversi sforzi nel corso degli anni hanno preteso di creare cellule simili agli spermatozoi, compreso lo studio sul midollo sanguigno del 2007. Uno studio molto annunciato pubblicato nel 2014 ha anche fatto notizia, ma Sebastiano dice che lo sviluppo delle cellule in quello studio non è andato molto oltre le prime fasi di differenziazione.
“Ma ci stiamo lavorando attivamente”, dice Sebastiano. “Probabilmente nei prossimi anni saremo in grado di generare sperma e ovociti completamente funzionali”. Poi, la questione sarà come gli scienziati testare la qualità di questi gameti, dice.
Testare il ciclo di vita
L’unico modo per valutare pienamente la qualità e la funzionalità di uno spermatozoo o di un ovulo è quello di usarlo per, beh, provare a fecondare un altro gamete e produrre un bambino. Ecco perché questo lavoro deve essere affrontato con la massima attenzione, dice Sebastiano. Egli ipotizza che una volta che gli scienziati hanno sviluppato tecniche che pensano di produrre ovociti e spermatozoi umani maturi, il prossimo passo sarà testare queste tecniche nei primati. In questo modo, i ricercatori potranno seguire l’intera vita dei singoli animali prodotti con questa tecnica per vedere se si sviluppano problemi inaspettati, dice.
Sebastiano non ha dubbi che un giorno, queste cellule staminali potrebbero aiutare gli individui che lottano con l’infertilità a produrre bambini sani. Questo, insieme al fascino dello sviluppo biologico, è ciò che guida il lavoro di Sebastiano. Ci sono anche, naturalmente, significative considerazioni etiche che devono essere attentamente considerate. Questa tecnica ha il potenziale di influenzare la vita umana a livello generazionale, nota. E molte persone sollevano anche preoccupazioni su altre conseguenze future, come la capacità di creare “designer babies” o produrre prole da capelli rubati a ignare celebrità. Gli esperti di bioetica hanno scritto sulla necessità di iniziare a lavorare attraverso le questioni mediche e legali intorno a questa tecnica ora, prima che sia attuabile.
“C’è un bisogno reale di sviluppare questo, ma dal momento che abbiamo davvero a che fare con un tipo di cellule molto unico … dobbiamo essere cauti”, dice Sebastiano.