Nella mitologia greca, la Chimera era un magnifico mostro. Era un insolito mélange di animali, con la testa e i piedi di un leone, la testa di una capra che spuntava dal dorso e una coda serpentina. Ha battuto grande distruzione, fino a quando l’eroe Bellerofonte ucciso il mostro, con l’aiuto del cavallo alato, Pegaso.
In termini scientifici, la parola “chimera” conserva l’essenza delle sue radici mitiche. Una chimera è fatta di cellule derivate da due (o talvolta più) organismi., Questi organismi “genitori” possono essere della stessa specie o di specie diverse. La caratteristica distintiva di una chimera è che le singole cellule nel suo corpo non sono tutte uguali; sono geneticamente distinte. Invece di una miscela di geni di ciascun organismo genitore, una data cellula contiene le informazioni genetiche di un solo organismo genitore. Pertanto, una chimera è costituita da popolazioni di cellule geneticamente identiche a ciascuno dei suoi organismi genitori.
Alcuni esempi di chimere sono già familiari alla maggior parte delle persone., Ad esempio, le chimere tissutali derivano da trapianti di organi o trapianti di tessuti (come un trapianto di midollo osseo). Dopo il trapianto, il ricevente acquisisce due tipi di tessuti e cellule geneticamente distinti, secondo un articolo di revisione del 2007 di Richard R. Behringer, professore di genetica presso l’Università del Texas MD Anderson Cancer Center di Houston, in Texas, pubblicato sulla rivista Cell Stem Cell.
Le chimere possono anche verificarsi in natura., L’autrice Vivienne Lam ha elencato diversi esempi di chimerismo naturale negli esseri umani in un articolo del 2007 pubblicato sulla rivista Science Creative Quarterly (University of British Columbia). Il microchimerismo si verifica quando solo una piccola popolazione di cellule è geneticamente diversa dal resto. Ad esempio, durante la gravidanza, una madre e un feto in via di sviluppo possono scambiare le cellule staminali attraverso la placenta.
Un altro esempio è il chimerismo tetragametico. Qui, due spermatozoi separati fecondano due uova separate, che idealmente si tradurrebbero in una serie di gemelli fraterni., Tuttavia, se i due embrioni si fondono in qualche modo creando un singolo feto con cellule geneticamente distinte, si verifica il chimerismo tetragametico.
Molto spesso, tuttavia, le chimere vengono create in un laboratorio per scopi di ricerca. Quando le cellule di diversi organismi genitori si uniscono per formare una chimera, possono incorporare in più parti del corpo della chimera., Queste cellule possono essere cellule somatiche – qualsiasi cellula del corpo ad eccezione delle cellule riproduttive-o possono essere incorporate nei tessuti germinali, dove vengono prodotte cellule riproduttive specializzate o gameti, come spermatozoi e cellule uovo, secondo Behringer.
Esempi di tali strumenti di ricerca includono topi chimerici, che vengono allevati per l’uso nella ricerca genetica. Questi animali contengono due tipi di cellule di topo che esprimono geni diversi: uno in cui tutti i geni del topo sono intatti, e l’altro in cui una copia di un particolare gene viene eliminato, o “eliminato.,”Una serie di passaggi di accoppiamento che utilizzano tali topi chimerici alla fine si traduce in alcuni discendenti in cui il gene di interesse è completamente eliminato in tutte le cellule, secondo un articolo Scitable pubblicato da Nature Education. Questo aiuta i ricercatori a comprendere appieno la funzione e la rilevanza di quel particolare gene all’interno di un organismo modello vivo.
Sono state create anche diverse chimere interspecie. Per esempio, il 1984 ha segnato lo sviluppo della prima chimera di capra e pecora, chiamata “geep”, secondo l’Università del Wisconsin-Madison., Le aree del corpo geep che contenevano cellule ovine e DNA erano lanose, mentre le aree con cellule caprine e DNA erano pelose.
Chimere uomo-animale
Le chimere uomo-animale sono un ulteriore esempio di chimera interspecie, generata quando le cellule umane vengono introdotte negli animali. Questo può essere fatto attraverso una varietà di tecniche. Le cellule e i tessuti umani possono essere innestati in embrioni, feti o animali vertebrati adulti, ha detto Behringer., Le chimere uomo-animale vengono prodotte anche introducendo cellule staminali umane negli animali durante varie fasi di sviluppo, sia esso embrionale, fetale o postnatale (dopo la nascita), secondo un articolo del 2007, pubblicato anche sulla rivista Cell Stem Cell.
Secondo il National Institutes of Health (NIH), due proprietà uniche rendono le cellule staminali utili nella ricerca: la capacità di replicare e ripristinare le loro popolazioni senza molte limitazioni e la capacità di formare molti tipi di cellule e tessuti diversi durante lo sviluppo precoce.,
Le cellule staminali derivate da organi e tessuti adulti sono alquanto limitate nei tipi di cellule che possono formare. D’altra parte, le cellule staminali derivate da embrioni umani (che possono anche essere ingegnerizzate in laboratorio) o le cellule geneticamente modificate per tornare a uno stato simile alle cellule staminali sono considerate “pluripotenti”, secondo il Boston Children’s Hospital. Ciò significa che queste cellule hanno la capacità di svilupparsi o “differenziarsi” in tutti i principali tipi di cellule e tessuti del corpo umano.,
Quindi, quando le cellule staminali umane vengono utilizzate per generare chimere uomo-animale, specialmente durante le prime fasi embrionali, hanno la capacità di incorporare in varie parti del corpo della chimera, inclusa la linea germinale, e possono formare una gamma di tipi di cellule e tessuti.
Applicazioni
Le chimere uomo-animale servono come un utile ambiente di test vivente per aiutare gli scienziati a comprendere meglio le basi della biologia umana e i meccanismi della malattia umana., Come Behringer ha sottolineato nel suo articolo, l’uso di animali da laboratorio come modelli di biologia o malattie umane non replica completamente la fisiologia umana. “Quindi, l’obiettivo primario della ricerca chimera uomo-animale è quello di produrre caratteri cellulari umani negli animali”, ha scritto.
Tale ricerca è stata condotta per decenni. Ad esempio, nel 1974, un gruppo di ricercatori danesi riportò il primo trapianto riuscito di molti diversi organi fetali umani in un modello di topo da laboratorio chiamato topo nudo., I loro esperimenti, pubblicati in un articolo del 1974 sulla rivista Nature, hanno dimostrato che i polmoni fetali umani, i reni, il pancreas, il timo, le ghiandole surrenali, i testicoli e le ovaie erano tutti in grado di affermarsi e svilupparsi all’interno del topo nudo.
Gli esperimenti condotti negli ultimi anni si sono concentrati sull’espansione dei potenziali usi del modello chimerico uomo-animale. In un articolo del 2004 pubblicato sulla rivista Blood, gli autori hanno descritto esperimenti in cui cellule staminali ematopoietiche umane, o cellule staminali che formano il sangue, sono state trapiantate in feti di pecore di 55-60 giorni., Oltre a formare i componenti del sangue e del sistema immunitario, queste cellule staminali possono formare cellule come ossa e muscoli. Gli autori hanno scoperto che le cellule staminali ematopoietiche erano anche in grado di formare cellule epatiche umane funzionali. I ricercatori hanno suggerito che un tale modello chimerico potrebbe fornire un mezzo per generare un gran numero di cellule epatiche umane per trattare le malattie genetiche nei feti o nei neonati in cui le cellule epatiche sono carenti.
Un altro gruppo di ricerca ha introdotto cellule staminali embrionali umane nel cervello di topi embrionali di 14 giorni., Questi esperimenti, descritti in un articolo del 2005 pubblicato sulla rivista PNAS, hanno dimostrato che le cellule staminali embrionali umane formavano molti diversi tipi di cellule neurali funzionali. Queste cellule hanno continuato a svilupparsi in neuroni umani maturi e attivi all’interno del proencefalo del topo. Gli autori hanno evidenziato l’importanza di avere un ambiente vivo in cui studiare lo sviluppo neurale umano., Inoltre, hanno proposto che tali chimere potrebbero aiutare a sviluppare nuovi modelli di malattie neurodegenerative e psichiatriche, oltre a fornire un potenziale mezzo per accelerare lo screening dei farmaci terapeutici.
Considerazioni etiche
Come dovrebbe la gente pensa di un animale una volta che gli scienziati cominciano a impregnare con caratteristiche umane? Questa domanda costituisce il punto cruciale di molti dibattiti etici incentrati sulla generazione di chimere uomo-animale.
Ad esempio, ci possono essere molte obiezioni istintive alla creazione di tali chimere. C’è il “fattore yuck”, o una sensazione immediata di ripugnanza, ha detto un articolo del 2003 pubblicato da Project Muse., Questa sensazione può essere spiegata dalla percezione che la creazione di chimere uomo-animale è in qualche modo tabù e che alcuni confini sono stati attraversati.
“In quanto tali, questi esseri minacciano la nostra identità sociale, il nostro status inequivocabile di esseri umani”, hanno scritto gli autori, Jason Scott Robert e Francoise Baylis. Ma poi continuano a chiedere: “Cosa rende l’umanità inequivocabile?”
La generazione di chimere uomo-animale in un certo senso oscura le linee che definiscono le identità delle specie., Ad esempio, se le cellule pluripotenti umane sono state autorizzate a integrarsi nel tessuto germinale di un animale, è possibile che la chimera generi uova o spermatozoi umani. E si può benissimo chiedere che se i neuroni umani si integrano nel cervello degli animali, c’è la possibilità di migliorare le capacità e le esperienze di un animale a livello umano?,
In definitiva, Robert e Baylis hanno riassunto l’enigma intrinseco nel valutare l’etica della generazione di chimere uomo-animale in questo modo: “Di fronte alla prospettiva di non sapere se una creatura davanti a noi è umana e quindi ha diritto a tutti i diritti tipicamente conferiti agli esseri umani, siamo, come popolo, sconcertati.”
Per alcuni eticisti, i diritti delle chimere uomo-animale sono legati alla nozione di ” status morale.,”
” Lo status morale è un concetto che si riferisce all’importanza morale che un individuo ha, indipendentemente dalle preoccupazioni o dagli interessi degli altri”, ha affermato Robert Streiffer, professore associato di bioetica e filosofia presso l’Università del Wisconsin-Madison. “Alcune cose non hanno uno status morale. Una sedia conta solo moralmente se altre persone si preoccupano di esso (perché, per esempio, è la loro proprietà). Ma altre cose hanno uno status morale. Una persona o un animale conta anche se nessun altro si preoccupa di quell’individuo.,”
Streiffer ha osservato che lo stato morale di un individuo determina il tipo di ricerca per cui può essere utilizzato. Nel caso degli esseri umani, ci sono limiti rigorosi sui tipi di ricerca che possono essere condotti su individui non consenzienti. “Ciò riflette l’opinione della società secondo cui gli esseri umani hanno un grado molto alto di status morale.”ha detto., “Al contrario, i regolamenti sulla ricerca che utilizzano animali non umani consentono ricerche su individui non consenzienti che sacrificano i loro interessi più fondamentali – i loro interessi nell’evitare il dolore e la morte — nella speranza che gli altri possano in ultima analisi trarne beneficio. Ciò riflette l’opinione della società secondo cui gli animali hanno un grado inferiore di status morale.”
Streiffer ha continuato spiegando che, sebbene le molte teorie diverse fondino lo status morale di un individuo in caratteristiche diverse, in definitiva queste sono determinate dalle caratteristiche fisiche del corpo di un individuo., Sotto la “teoria graduata” dello status morale, se la composizione fisica dell’individuo è cambiata abbastanza in certi modi, potrebbe in teoria alterare lo status morale di quell’individuo. Pertanto, è possibile iniziare la ricerca con un animale, a cui vengono offerte protezioni più deboli, ma alla fine cambiarlo in modo tale da acquisire uno status morale più elevato.
“Come scenario peggiore, si potrebbe immaginare un individuo che ha lo stesso status morale di te o di me, ma continua ad essere trattato come gli animali sono solitamente trattati nella ricerca”, ha detto Streiffer a Live Science., “Questo sarebbegregegiamente immorale.”
Stato attuale della politica
L’attuale politica federale sotto forma di linee guida e raccomandazioni NIH presentate da varie organizzazioni scientifiche prende in considerazione le preoccupazioni etiche e i recenti progressi nella ricerca e nella tecnologia.
Nel settembre 2015, il NIH ha posto una moratoria temporanea sul finanziamento della ricerca in cui le cellule pluripotenti umane vengono introdotte in animali vertebrati non umani prima della fase di gastrulazione dello sviluppo embrionale., Durante la gastrulazione si formano i tre strati germinali, o tre strati di tessuto principali che alla fine danno origine a tutte le cellule e i tessuti del corpo. Quando le cellule pluripotenti umane vengono introdotte nella fase iniziale in embrioni animali, le cellule umane hanno la possibilità di incorporare tutto attraverso l’organismo, dice Carrie Wolin, il direttore associato per la politica scientifica al NIH. “Hai meno controllo su dove andranno”, ha detto.
Wolin ha osservato che le preoccupazioni etiche riguardanti le chimere uomo-animale non sono cambiate molto nel corso degli anni., “Le persone sono davvero preoccupate per l’integrazione delle cellule umane nella linea germinale e nel cervello”, ha detto. Anche se ha caratterizzato l’idea di un animale che ha la cognizione umana come uno “scenario di fantascienza”, Wolin ha sottolineato la necessità di assicurarsi che l’integrazione delle cellule umane in un cervello animale non causi cambiamenti nel comportamento e nella cognizione dell’animale che influenzano il suo benessere o causano alcun tipo di disagio.
Nell’agosto 2016, a seguito di workshop e discussioni con ricercatori ed esperti di benessere degli animali, il NIH ha pubblicato le modifiche proposte alle sue attuali linee guida., Le preoccupazioni etiche sopra descritte hanno costituito gran parte della base per queste linee guida. Il NIH ha proposto l’istituzione di un comitato direttivo che avrebbe fornito la supervisione per le decisioni di finanziamento che coinvolgono alcuni tipi di ricerca. Secondo un post sul blog scritto da Wolin, il primo tipo prevede la ricerca in cui ” le cellule pluripotenti umane vengono introdotte in embrioni di vertebrati non umani, fino alla fine dello stadio di gastrulazione, ad eccezione dei primati non umani, che sarebbero considerati solo dopo lo stadio di blastocisti.,”Il secondo riguarda aree di ricerca in cui” le cellule umane vengono introdotte nei mammiferi non umani postgastrulazione (esclusi i roditori), dove potrebbe esserci un contributo sostanziale o una sostanziale modifica funzionale al cervello animale da parte delle cellule umane.”
Inoltre, il NIH ha proposto modifiche alle attuali linee guida sulle cellule staminali umane.
Parlando delle modifiche proposte, Wolin ha detto a Live Science che costituiscono un “riconoscimento che la scienza si è spostata oltre il punto in cui sono iniziate le linee guida.”
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