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Per la prima volta negli studi sulla riproduzione tra mammiferi, due topi ottenuti in laboratorio da due padri sono nati in salute, cresciuti fino all'età adulta e hanno generato una prole a loro volta. Sono diventati papà, a riprova che l'origine non convenzionale non aveva compromesso la loro fertilità. La scoperta pubblicata su PNAS è frutto di un lavoro coordinato da Yanchang Wei, della Shanghai Jiao Tong University (Cina).
Due spermatozoi e un ovocita senza nucleo
Per ottenere i topolini privi del corredo cromosomico di una madre, i ricercatori hanno iniettato due spermatozoi in una cellula uovo di topo privata del nucleo (dove risiede il patrimonio genetico materno). Poi, hanno usato una tecnica detta editing dell'epigenoma per riprogrammare in diversi siti il DNA degli spermatozoi, in modo che gli embrioni si sviluppassero normalmente. Hanno ottenuto 259 embrioni che sono stati trasferiti in femmine di topo, scelte per portare avanti le gravidanze.
Soltanto due embrioni hanno dato luogo a topi sani, entrambi maschi. Una volta adulti, i due topi si sono accoppiati con alcune femmine e hanno generato topolini sani.
Che cos'è l'imprinting genomico
In passato erano già stati creati topi fertili a partire da due madri, ma finora i tentativi di ottenere topi fertili da due padri non avevano dato frutto. Gli embrioni si sviluppavano per qualche tempo, per poi poi smettere del tutto: la ragione è un meccanismo chiamato imprinting genomico, che il nuovo studio ha contribuito a comprendere meglio.
La maggior parte degli animali possiede, nelle proprie cellule, due serie complete di cromosomi, ciascuna ereditata da un genitore. L'imprinting genomico è la modulazione dell'espressione dei geni, a seconda che quel materiale genetico provenga dalla madre o dal padre. I cromosomi ricevuti in dote dai genitori sono forniti di "etichette chimiche" capaci di rendere attivi o inattivi certi geni (cambiamenti detti epigenetici, perché non modificano la sequenza del DNA). La programmazione epigenetica di cellule uovo o spermatozoi è diversa: certi geni sono attivi nei gameti maschili e inattivi in quelli femminili e viceversa.
Questo meccanismo rappresenta una barriera biologica alla riproduzione asessuata perché, se una cellula ospita due serie di cromosomi materni o due serie di cromosomi paterni, a causa dell'imprinting genomico le mancano le copie attive di geni necessari per lo sviluppo, oppure ne ha attive due copie dove dovrebbe esserci una copia soltanto.
La soluzione grazie alla CRISPR
Gli autori dello studio hanno usato una forma modificata delle forbici molecolari CRISPR per prendere di mira sette specifici siti del DNA degli spermatozoi, rimuovendo o aggiungendo le "etichette" che attivano o disattivano i geni (chiamati gruppi metilici) anziché alterare la sequenza del DNA.
Hanno così ottenuto per la prima volta topolini non solo vitali e sani, come era già accaduto in passato, ma anche fertili a loro volta, dimostrando che «l'imprinting genomico è la barriera fondamentale allo sviluppo a termine completo degli embrioni uniparentali dei mammiferi».
Che cosa significano questi risultati per l'uomo?
Il nuovo approccio, che non contempla alcuna modifica genetica, potrebbe in linea di principio rappresentare una possibile futura strada per le coppie omosessuali che vogliano avere figli con il proprio patrimonio genetico. Tuttavia, non siamo nemmeno lontanamente vicini a questa opzione: il bassissimo successo riproduttivo richiederebbe un numero esagerato di embrioni e di madri surrogate, e c'è la possibilità che la regolazione dell'imprinting genomico nell'uomo passi per siti diversi da quelli individuati per i topi. Il merito dello studio è per ora quello di aver aumentato la nostra comprensione dei meccanismi riproduttivi nei mammiferi.
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