Ecco il «regista» dell’embrione umano: decide la sorte delle cellule

Da alcuni anni molti scienziati hanno concentrato i loro studi sulle staminali. Grazie a queste sappiamo che il nostro organismo produce cellule indifferenziate che poi – proprio come l’essere umano – sceglieranno il ruolo che avranno e le attività che svolgeranno in età adulta. Mai prima d’ora, però, si era scoperto come avvenisse tutto ciò, specie a livello embrionale. La domanda che molti ricercatori si ponevano è: chi guida le cellule nella loro scelta? E, finalmente, qualcuno è riuscito a fornire una risposta soddisfacente. Ora conosciamo il regista delle cellule umane.

Da dove nascono muscoli e ossa?
In principio le cellule non hanno nessun ruolo, esattamente come un bambino non ha idea di chi diventerà da grande. Dopodiché si trasformano in cellule di ossa, muscoli, pelle e cervello. Come avviene tutto questo? È una domanda che ci poniamo da quasi cinquant’anni. E la risposta ci viene fornita dagli scienziati della Rockefeller University di New York guidati da Ali Brivanlou.

I movimenti dell’embrione
Per riuscire a capire come facessero le cellule a differenziarsi, il team di ricerca ha eseguito uno studio su una versione dell’embrione umano realizzato con poche cellule – ma senza farne completare totalmente lo sviluppo per motivi etici. In questo modo gli scienziati sono riusciti a osservare da vicino come un organismo viene assemblato pezzettino per pezzettino. Conoscere tutti i dettagli potrebbe aiutarci a comprendere come si sviluppano eventuali errori che sono alla base di molte malattie.

Anche l’evoluzione
Oltre a comprendere la possibile origine di molte patologie conosciute ai giorni nostri, la ricerca condotta dalla Rockefeller University potrebbe anche permetterci di approfondire i metodi in cui questo universo si evolve.

Come hanno fatto
Allo scopo di trovare l’organizzatore dell’embrione umano, i ricercatori hanno utilizzato delle cellule staminali embrionali come una sorta di laboratorio vivente. Quindi le hanno poste su un piattino e si sono dotati di una sorta di impalcatura in cui avrebbero dovuto crescere. Ad aiutare il loro sviluppo sono stati aggiunti degli elementi noti come fattori di crescita. Da quel momento in poi si è attivata tutta una serie di eventi e una staffetta di proteine che ha cominciato a organizzare tutto in maniera ordinata. Quasi come davanti a tutte le cellule ci fosse un direttore d’orchestra.

Una mini-gastrula
Gli scienziati hanno quindi assistito a un evento straordinario: di fronte ai loro occhi si è formata una piccola gastrula – lo stadio primitivo dello sviluppo embrionale. Grazie a questa hanno potuto osservare come l’embrione riesce a organizzarsi dapprima in una struttura sferica formata da tre strati concentrici (i famosi foglietti embrionali). Questi ultimi daranno poi origine ai diversi organi, alla placenta e alle strutture necessarie affinché l’embrione riesca a impiantarsi nell’utero.

L’impianto in un embrione di pollo
Il mini embrione allo stadio primitivo è stato successivamente impiantato in un embrione di pollo, al fine di avere la prova schiacciante del suo metodo organizzativo. «Una volta trapiantato l'organizzatore umano in un embrione di pollo, il linguaggio che usa per istruire le cellule degli uccelli per stabilire il cervello e il sistema nervoso è esattamente lo stesso di quello usato dagli anfibi e dai pesci», dice Brivanlou. Non appena gli embrioni furono introdotti nei loro ospiti aviari, le cellule umane iniziarono a gettare le basi per una colonna vertebrale secondaria e un sistema nervoso - un atto che annunciava chiaramente la presenza di un vero organizzatore umano. «Con mio grande stupore, l'innesto non solo è sopravvissuto, ma in realtà ha dato origine a queste strutture ben organizzate», spiega Brivanlou.

Comprendere le origini
Il metodo di innesto ideato da Brivanlou rappresenta un potente strumento che permetterà di studiare le prime fasi dello sviluppo negli esseri umani. Ciò consentirebbe di capire quali cose possono andare per il verso sbagliato durante la creazione di un corpo umano. Potrebbe perciò essere anche utile per prevenire aborti e difetti della nascita ma anche per ideare nuovi trattamenti contro temibili malattie come cancro e diabete. «Se vuoi capire qualcosa, devi prima capire le sue origini. E se vogliamo capire le origini della malattia umana, dobbiamo sviluppare modi per lavorare con le cellule umane», conclude Brivanlou. I risultati della ricerca sono stati pubblicati su Nature.

Fonti scientifiche

[1] A first look at the earliest decisions that shape a human embryo – The Rockfeller University

[2] Self-organization of a human organizer by combined Wnt and Nodal signaling I. Martyn, T. Y. Kanno, A. Ruzo, E. D. Siggia & A. H. Brivanlou - Nature