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Lo sviluppo storico della coltura embrionale in vitro

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Lo sviluppo storico delle coltura embrionale in vitro; dai primi esperimenti sui roditori fino all'annullamento della regola dei 14 giorni
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Pubblicato: 16/05/22

1. Cos'è un utero artificiale 
2. Utero artificiale come incubatrice: la storia e lo stato attuale 
3. Lo sviluppo storico della coltura embrionale in vitro


Il seguente fa parte della serie: 
"Storia dell'utero artificiale e delle molte incomprensioni"

3. Lo sviluppo storico della coltura embrionale in vitro

La narrativa sull'evoluzione storica delle capacità di sostenere embrioni animali (umani e non) in vitro è limitata o quasi nulla. Questa caratteristica è dovuta senza dubbio alla specificità dell'argomento, oltre che alla volatilità dello stesso, il quale sfuma nella storia del transfer di embrioni e della fecondazione in vitro1, divenendo un dato di contorno ad argomenti percepiti più rilevanti. A fronte dei nuovi sviluppi biotecnologici tale tematica potrebbe tuttavia risultare interessante. Per questo motivo nel testo che segue si tenterà di proporre i momenti storici cardine dello sviluppo delle metodologie che hanno consentito di prolungare la sostenibilità di embrioni in vitro.

   Benché il termine coltura embrionale riporti a scenari fantascientifici e di prossima generazione, lo studio e la progettazione teorica di questi sistemi ha vecchie radici. Non molto dopo dalla nascita della coltura tissutale avvenuta nelle ultime decadi del XIX secolo, nel 1912 i ricercatori J. A. Long ed E. L. Mark dichiararono la necessità di "studiare il corso del primo sviluppo in ciascuna specie, in condizioni normali come in condizioni artificiali che simulino per quanto possibile quelle naturali"2, teorizzando dunque la coltura embrionale di mammiferi al di fuori del tratto genitale femminile.

   Gli sforzi si sarebbero concentrati sulla fecondazione in vitro, e sebbene i primi esperimenti si rivelarono infruttuosi, l'argomento dimostrò fin da subito di avere tutte le carte in regola per dare il via a un dibattito etico che sarebbe spesso sfociato, allora come oggi, nel fantascientifico.

   Il 1923 vede il biologo inglese John Burdon Sanderson Haldane discutere alla conferenza presso la Heretics Society dell'Università di Cambridge3. Il suo discorso dal carattere provocatorio, che sarebbe diventato un saggio dal titolo Dedalo o la scienza e il futuro, si concentra sulla fantasiosa figura di uno studente del 2073, il quale propone un resoconto degli ultimi 150 anni di scoperte in campo biologico. Per mezzo di questo studente fittizio, Haldane descrive una umanità che si confronta con l'ectogenesi (termine da lui coniato) raccontando di come, in un ipotetico 1951, due scienziati estrassero le ovaie di una donna morta in un incidente aereo, ne fecondarono gli ovuli e svilupparono il feto in un "fluido idoneo"4.

   Sebbene l'opera Dedalo intendesse sollevare una discussione etica sulle possibili implicazioni della sperimentazione su embrioni umani, nella realtà dei fatti le tecniche a disposizione si trovavano ancora ai loro primissimi esordi, con i contemporanei di Haldane che a stento riuscivano a far sviluppare blastodermi in vitro fino a un massimo di 40 ore (con la tecnica di Brachet), e sperimentando quasi esclusivamente sui conigli.

   Si sarebbe dovuto aspettare il secondo dopoguerra per assistere ai primi importanti successi nella coltura di embrioni preimpianto. L'accelerazione scientifica che si registrò avvenne su spinta dei governi che vedevano nella inseminazione artificiale nuove possibilità per incrementare il bestiame agricolo, il guadagno genetico e – in un mondo devastato dalla guerra – la disponibilità di cibo5, oltre che di merce da immettere sul mercato. Di questa linea era sir John Hammond, considerato uno dei pionieri dell'inseminazione artificiale6, e il quale ottenne il sostegno del governo britannico, quando nel 1949, con il fine di sviluppare le tecniche riproduttive sugli animali da fattoria, l'Agricultural Research Council (ARC) istituì l'Unità di riproduzione animale, ponendo Hammond nel ruolo di direttore onorario7.

   A partire dagli anni '60 nell'ambito della coltura embrionale cominciò a delinearsi quel percorso tecnico volto a valutare la sostenibilità degli embrioni in vitro8. Gli studi dell'epoca attestano la viabilità degli embrioni oscillare, a seconda dei terreni di coltura, dalle 48 alle 62 ore.

   Nel 1979, a un anno dalla nascita del primo essere umano per fecondazione in vitro, la Ethics Advisory Board del Dipartimento della salute degli Stati Uniti, propose la c.d. regola dei 14 giorni, che limita la ricerca in vitro su embrioni oltre il quattordicesimo giorno dalla fecondazione. Il limite si presentava puramente ipotetico, essendo impossibile per le tecniche dell'epoca avvicinarlo.

   Approvata nel Regno Unito nel 1984 dal comitato Warnock, e negli Stati Uniti nel 1994 dal gruppo di ricerca sugli embrioni umani del National Institutes of Health, la regola dei 14 giorni è a oggi considerata uno standard etico internazionale. Tuttavia, la sua autorevolezza comincia a scricchiolare sotto il peso delle nuove possibilità tecnologiche.

   Nel 2021 la Società internazionale per la ricerca sulle cellule staminali (ISSCR) pubblicava nuove linee guida in cui raccomandava di valutare la possibilità di consentire la ricerca anche dopo le due settimane9. Il dibattito attualmente in corso è conseguenza del crescendo di metodologie che stanno rendendo sempre più facile varcare quel limite temporale. Se nel 2003 le tecniche consentivano di sostenere embrioni in vitro per 9 giorni10, nel 2013 i ricercatori dell'Università di Cambridge arrivarono a sfiorarne i 1311, mentre nel 2016 altri due gruppi di esperti rivelavano di aver fatto altrettanto, toccando i 12 e i 13 giorni12.

   Il passo successivo avviene nel 2019, quando embrioni di scimmia vengono mantenuti in vitro per 20 giorni13. Nel 2021, lo stesso team di scienziati coltiva con successo, per 19 giorni (e per la prima volta nella storia), embrioni di scimmia contenenti cellule umane14, sollevando non poche questioni etiche. Anche se già da tempo si era assistito alla sperimentazione su ibridi umano-animale, negli esperimenti non erano mai stati utilizzati primati strettamente imparentati con l'essere umano.

   Questo tour de force di esperimenti potrebbe inaugurare un nuova fase di conoscenza dello sviluppo umano, conducendo a scoperte sui difetti congeniti e a nuove possibilità nel campo della medicina rigenerativa. Con le questioni etiche che vanno a moltiplicarsi di pari passo allo sviluppo biotecnologico, resta da vedere la reale validità delle ricerche in corso, determinabile solo dall'esame dei benefici che apporteranno, o meno, sul lungo termine.


1 Biggers, J. D., 1987. Pioneering Mammalian Embryo Culture. The Mammalian Preimplantation Embryo, [online] pp.1-22. Disponibile al: <https://doi.org/10.1007/978-1-4684-5332-4_1> [Accesso 16 maggio 2022].

2 Ibid.

3 Schwartz, O., 2019. On the History of the Artificial Womb. [online] JSTOR Daily. Disponibile al: <https://daily.jstor.org/on-the-history-of-the-artificial-womb/> [Accesso 16 maggio 2022].

4 Ibid.

5 Betteridge, K., 2003. A history of farm animal embryo transfer and some associated techniques. Animal Reproduction Science, [online] 79(3-4), pp.203-244. Disponibile al: <https://doi.org/10.1016/S0378-4320(03)00166-0> [Accesso 16 maggio 2022].

6 Sanders, H., 1965. Sir John Hammond, CBE, FRS. British Journal of Nutrition, [online] 19(1), pp.149-152. Disponibile al: <https://www.cambridge.org/core/journals/british-journal-of-nutrition/article/sir-john-hammond-cbe-frs/2732FF41998C8935450D89A0ACD12BF8#> [Accesso 16 maggio 2022].

7 Ibid.

8 Biggers, J. D., nota 1.

9 ISSCR, 2022. Guidelines for the Field of Stem Cell Research and Regenerative Medicine. [online] Isscr.org. Disponibile al: <https://www.isscr.org/policy/guidelines-for-stem-cell-research-and-clinical-translation> [Accesso 16 maggio 2022].

10 Carver, J., et al, 2003. An in-vitro model for stromal invasion during implantation of the human blastocyst. Human Reproduction, [online] 18(2), pp.283-290. Disponibile al: <https://doi.org/10.1093/humrep/deg072> [Accesso 16 maggio 2022].

11 Shen, H., 2018. The labs growing human embryos for longer than ever before. [online] Nature. Disponibile al: <https://www.nature.com/articles/d41586-018-05586-z> [Accesso 16 maggio 2022].

12 Hyun, I., Wilkerson, A. and Johnston, J, 2016. Embryology policy: Revisit the 14-day rule. [online] Nature. Disponibile al: <https://www.nature.com/articles/533169a> [Accesso 16 maggio 2022].

13 Niu, Y., et al, 2019. Dissecting primate early post-implantation development using long-term in vitro embryo culture. Science, [online] 366(6467). Disponibile al: <https://www.science.org/doi/10.1126/science.aaw5754> [Accesso 16 maggio 2022].

14 Tan, T., et al, 2021. Chimeric contribution of human extended pluripotent stem cells to monkey embryos ex vivo. Cell, [online] 184(8), pp.2020-2032.e14. Disponibile al: <https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.020> [Accesso 16 maggio 2022].

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