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Da Bioethics Briefings

Clonazione

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Inquadrare la questione

La maggior parte della clonazione – il processo di creare un’esatta replica genetica di una cellula, un tessuto o un organismo – avviene naturalmente. Quando l’uovo fecondato si divide per la prima volta, occasionalmente ogni cellula figlia va a formare embrioni separati. Il risultato: gemelli identici, ognuno un clone dell’altro. Gli organismi che si riproducono asessualmente, come afidi, gamberi in salamoia, lieviti e batteri, sono cloni. L’orticoltura usa il termine clone per una forma di propagazione che comporta il taglio di una pianta in pezzi che vengono utilizzati per crescere centinaia o migliaia di piantine identiche.

La clonazione scientifica riprende da dove la natura lascia. La clonazione genetica, o molecolare, fa copie di geni o segmenti di DNA. Possono essere usati per creare colonie di batteri o virus geneticamente modificati, che possono produrre farmaci e vaccini. I metodi di coltura in laboratorio possono clonare una singola cellula in una popolazione di cellule, che comprende un numero illimitato di progenie identiche. Varie tecniche per fare copie di interi animali sono chiamate clonazione riproduttiva. Infine, c’è la riprogrammazione, in cui i geni delle cellule adulte vengono riportati ad uno stato embrionale. La speranza è che queste cellule possano aiutare gli scienziati a capire i meccanismi genetici delle malattie e a creare terapie basate sulle cellule staminali per malattie e lesioni che siano geneticamente abbinate ai singoli pazienti. Al momento in cui scriviamo, non esistono tali terapie.

Le tecnologie di clonazione sono strumenti essenziali; senza di loro la biologia moderna sarebbe ancora roba da fantascienza. La clonazione ha portato a decine di farmaci importanti e terapie di nuovo sviluppo, come l’insulina umana, l’interferone per combattere le infezioni virali, e fattori di crescita del sangue come l’eritropoietina per generare nuovi globuli rossi.

I dibattiti etici che circondano la clonazione ruotano su diverse questioni. Un metodo controverso di clonazione – il trasferimento nucleare di cellule somatiche (SCNT) – comporta la produzione di una blastocisti di due-quattro giorni (un embrione preimpianto), le cui cellule vengono poi rimosse per creare una linea di cellule staminali embrionali – un processo che distrugge l’embrione. Un’altra preoccupazione riguarda ciò che potrebbe essere fatto con questi embrioni prima di ricavare una linea di cellule staminali. Poiché la tecnica impiega alcuni degli stessi metodi di coltura usati dalle cliniche di fecondazione in vitro, alcuni temono che un embrione umano clonato possa essere trasferito a una donna, magari dando vita a un bambino. E l’esperienza con la clonazione riproduttiva animale suggerisce questioni eticamente più preoccupanti – l’impianto precoce di questi cloni risulta sempre nella loro morte e spesso causa la morte o la morbilità materna. Con la clonazione che coinvolge gli embrioni umani, un’altra preoccupazione è assicurare che il processo per ottenere ovuli umani per la ricerca comporti un adeguato consenso informato da parte dei donatori.

Panoramica storica e scientifica

Come fa l’embrione a controllare lo sviluppo attraverso l’espressione genica, il processo con cui i geni si accendono e si spengono? Una cellula più vecchia o differenziata potrebbe avere i suoi geni reimpostati su una versione precedente di se stessa se messa in un embrione?

I ricercatori hanno affrontato per la prima volta queste domande negli anni ’50 (vedi box, “Clonazione e pietre miliari delle cellule staminali: una linea temporale”). Un nucleo da una cellula uovo di rana non fecondata è stato rimosso succhiandolo con un ago molto sottile e cavo chiamato micropipetta. Allo stesso modo, un nucleo è stato rimosso da una cellula all’interno di un embrione di rana in via di sviluppo. Iniettandolo nell’uovo vuoto iniziava il processo di embriogenesi. Questo processo ha dato raramente come risultato dei girini, alcuni dei quali sono cresciuti in rane. Questa era la prima versione del trasferimento nucleare, la tecnica di clonazione in cui un nucleo senza cellula viene inserito in una cellula senza nucleo. La prova del potere dell’uovo di riprogrammare i geni fu un risultato importante, e la ricerca si spostò sui mammiferi.

Fino alla comparsa di Dolly, una pecora clonata, la maggior parte dei cloni animali derivava da nuclei presi direttamente da embrioni. Ian Wilmut, un ricercatore scozzese, ha inserito una cellula somatica presa dalla mammella di una pecora di sei anni in un uovo di pecora non fecondato i cui cromosomi erano stati rimossi. Dopo la procedura, le proteine nel citoplasma dell’uovo riprogrammarono le istruzioni di sviluppo contenute nel DNA. I geni sono passati dal loro “programma di cellule mammarie” completamente differenziate a un programma che produceva un bambino pecora. Questo è un metodo enormemente inefficiente per produrre prole, presumibilmente perché non c’è abbastanza tempo per il citoplasma dell’uovo per riprogrammare correttamente tutti i geni dalla cellula della mammella ad uno stato pluripotente. Oltre il 99% di questi cloni muore dopo l’impianto. Inoltre, gli animali fatti in questo modo non sono veri cloni genetici. L’uovo contiene materiale genetico al di fuori dei cromosomi in organelli chiamati mitocondri. L’organismo o la linea cellulare risultante è un clone a livello cromosomico, ma ha una miscela di geni mitocondriali.

Lo stesso metodo usato per produrre un clone animale – SCNT – potrebbe teoricamente essere usato per fare una linea clonata di cellule umane con una quasi corrispondenza genetica per qualsiasi persona che ne abbia bisogno. Il nucleo di una cellula donatrice verrebbe inserito in un uovo privato del suo nucleo. Poi, proprio come nella clonazione animale, l’uovo si dividerebbe, e un embrione potrebbe essere coltivato fino allo stadio di blastocisti e la sua linea di cellule staminali potrebbe essere raccolta.

Un’altra speranza è che le linee cellulari riprogrammate prodotte dalla SCNT potrebbero essere strumenti potenti per studiare le basi genetiche dello sviluppo umano e delle malattie, così come per la scoperta di farmaci. Nello scenario più ottimistico, la clonazione potrebbe produrre una fornitura a vita di cellule staminali terapeutiche geneticamente abbinate a un paziente e, quindi, con un rischio minimo di rigetto immunitario. Sfortunatamente, i disadattamenti mitocondriali di solito portano al rigetto immunitario, anche se ad un ritmo più lento rispetto a quando anche i geni cromosomici non sono abbinati. Come in altre dimensioni della ricerca sulle cellule staminali, la promessa delle cellule staminali terapeutiche si è dimostrata difficile da realizzare a causa di ostacoli morali e tecnici.

Queste difficoltà sono state messe a fuoco con lo scandalo delle cellule staminali sudcoreane. Un gruppo di ricerca ha annunciato nel 2004 e nel 2005 che, utilizzando il trasferimento nucleare di cellule somatiche, aveva stabilito le prime linee di cellule staminali embrionali umane specifiche per il paziente. Inoltre, i ricercatori sostenevano di aver realizzato la clonazione con un’efficienza sbalorditiva, alleviando le preoccupazioni che centinaia o migliaia di ovuli umani sarebbero stati necessari. Più tardi è stato rivelato che migliaia di ovuli sono stati effettivamente utilizzati, e alcuni sono stati ottenuti in circostanze discutibili da donne che lavoravano nei laboratori. Le linee stesse non sono state fatte da SCNT; sono state derivate da partenote – uova trattate in un modo che le fa dividere senza essere fecondate – o forse direttamente da embrioni IVF.

Questa frode ha alimentato gli sforzi per trovare sostituti non controversi per le cellule umane clonate. In primo luogo, gli esperimenti in cui sono state fuse cellule staminali somatiche ed embrionali hanno riprogrammato con successo i geni nel nucleo delle cellule somatiche. Questo significava che i geni espressi nelle cellule embrionali le mantengono pluripotenti, o in grado di fare qualsiasi cellula o tessuto nel corpo. Più recentemente, i ricercatori hanno riprogrammato le cellule della pelle con sottoinsiemi di questi geni embrionali introducendoli con vettori del virus della leucemia del topo. Questi esperimenti creano linee cellulari con qualità embrionali (vedi capitolo 34, “Cellule staminali”). Queste linee, chiamate cellule staminali pluripotenti indotte (iPS), esprimono marcatori e geni indicativi delle cellule staminali embrionali; possiedono anche la capacità di redifferenziarsi in tipi cellulari adulti. Se si scopre che sono equivalenti alle cellule embrionali, allora potrebbero – in linea di principio – sostituire il trasferimento nucleare come mezzo per generare linee pluripotenti che corrispondono geneticamente a un paziente. Poiché sia i cromosomi che i mitocondri provengono dalla cellula indotta, le cellule iPS sono una migliore corrispondenza rispetto alle cellule staminali da SCNT. Anche se diversi laboratori hanno realizzato linee iPS umane, gli esperimenti con cellule iPS di topo mostrano che i geni e i vettori che li trasportano causano il cancro. L’eliminazione di questi oncogeni è un obiettivo di molti laboratori di riprogrammazione.

Glossario delle cellule staminali

Blastocisti – Negli esseri umani, un embrione di due-quattro giorni, approssimativamente del diametro di un capello umano.

Embrione – Uno stadio iniziale dello sviluppo umano. I testi medici descrivono lo sviluppo embrionale come un processo graduale, che inizia quando la blastocisti si attacca all’utero e termina otto settimane dopo, quando gli organi iniziano a formarsi.

Differenziazione – Il processo con cui le cellule staminali creano altri tipi di cellule e tessuti nel corpo.

Cellula staminale – Una cellula che ha la capacità di fare nuove copie di se stessa e differenziarsi.

Cellula somatica – Una cellula differenziata del corpo, come una cellula della pelle o dell’intestino.

Cellule staminali pluripotenti indotte (iPS) – Cellule staminali derivate da cellule somatiche dopo il trasferimento di geni di riprogrammazione presi da cellule staminali embrionali. Le cellule mostrano la pluripotenza, o la capacità di copiare se stesse e cambiare in diversi tipi di cellule.

Riprogrammazione – I meccanismi molecolari e chimici all’opera negli esperimenti sulle cellule SCNT e iPS che riportano i geni nelle cellule differenziate (come le cellule della pelle) ad uno stato embrionale.

Trasferimento nucleare di cellule somatiche (SCNT) – Chiamato anche trasferimento nucleare. Un passo tecnico in cui il nucleo di una cellula somatica (contenente il materiale genetico) viene rimosso e trasferito ad un uovo senza nucleo.

Clonazione terapeutica – Un termine popolare per l’applicazione prevista di SCNT per fare linee di cellule staminali embrionali geneticamente corrispondenti per le terapie.

Considerazioni bioetiche

Il trasferimento nucleare è una rozza interruzione di un processo biologico delicato e poco compreso. La maggior parte degli animali clonati muore durante la gestazione e, a causa di placente anormali o feti anormalmente grandi, può uccidere la madre surrogata. Dei pochi cloni riproduttivi che sopravvivono, molti sono malsani, molto probabilmente a causa di fallimenti della riprogrammazione. Anomalie scheletriche e artrite sono comuni, così come organi malformati, disturbi circolatori, problemi respiratori e disfunzioni del sistema immunitario. Gli animali clonati spesso soffrono di un peso alla nascita anormalmente alto o basso. Solo per queste ragioni, tentare di clonare un essere umano sarebbe chiaramente non etico. Di conseguenza, ogni grande organismo etico e scientifico nazionale e internazionale condanna la clonazione umana.

Tuttavia, anche se la clonazione umana potesse essere fatta con la stessa sicurezza della FIV, le opinioni sul fatto che dovrebbe essere permessa sono divise. Negheremmo ad una coppia infertile la possibilità di avere un figlio clonato? Ci sono altre ragioni personali e private per gli esseri umani per clonare una persona cara persa, e dovremmo negare loro questa possibilità? I critici sostengono che la clonazione a scopo di ricerca può portare ad un pendio scivoloso – condonare il processo per scopi di ricerca potrebbe alla fine risultare nel condonarlo per scopi riproduttivi. La clonazione dei bambini crea anche vita senza riproduzione sessuale, che alcuni credono mini una dimensione vitale dell’umanità.

Questi argomenti sono basati su un mondo immaginato senza controlli sociali o equilibri invocati da un consenso morale contro la pratica della clonazione umana – le stesse pressioni che condannano il trattamento non etico dei soggetti umani nella ricerca clinica o il pagamento degli organi usati nelle procedure di trapianto. Una volta che fosse chiaro che una linea di cellule staminali potrebbe produrre tutti i tessuti, avremmo certamente la responsabilità morale di usare la linea di cellule per capire la malattia. Queste cellule potrebbero anche, alla fine, fornire terapie e cure. Le giustificazioni morali si basano sul principio positivo della beneficenza: la ricerca può ridurre la sofferenza umana dovuta all’invecchiamento, alle lesioni e alle malattie, specialmente per coloro che possono avere una finestra di opportunità molto breve per il trattamento.

I limiti di risorse si uniscono alle restrizioni di finanziamento come ostacoli principali alla produzione di linee di cellule staminali umane mediante riprogrammazione nucleare di cellule somatiche. La tecnologia attuale richiede l’uso di migliaia di ovuli umani in eccesso o donati. La procedura di prelievo degli ovuli è invasiva e non priva di rischi per le donne, sollevando preoccupazioni sull’ottenimento di un adeguato consenso informato. Se le donne debbano essere pagate per il prelievo dei loro ovuli è fortemente dibattuto tra gli studiosi di etica e politica; le linee guida nazionali e statali vietano di pagare le donne per gli ovuli oltre le spese ragionevoli relative alla procedura clinica. Altri sottolineano le incongruenze nella politica sociale che permette alle donne di vendere i loro ovuli per scopi riproduttivi. Tuttavia, la ricerca che utilizza ovuli umani e di primati può migliorare notevolmente l’efficienza della riprogrammazione e, a differenza della creazione di cellule iPS, il trasferimento nucleare non comporta l’introduzione di geni del cancro.

Questione legale e politica

Gli Stati Uniti sono l’unica nazione che conduce la ricerca sulle cellule staminali embrionali umane che non ha una legge federale che vieta la clonazione riproduttiva umana. Questo fatto incongruente deriva dalle lotte legislative in corso al Congresso dal 2001. Gli oppositori della ricerca sulle cellule staminali embrionali umane hanno introdotto misure che criminalizzerebbero sia la clonazione riproduttiva umana che la produzione di tali linee tramite trasferimento nucleare. Le questioni strettamente legate hanno impedito una regola di maggioranza contro la clonazione riproduttiva che avrebbe portato facilmente in altri paesi. Il vuoto nella politica federale ha portato a una miriade di leggi statali, alcune delle quali sono permissive e altre restrittive. Porta anche a dilemmi di confine (limitando il movimento di ovuli e linee clonate dagli stati permissivi a quelli restrittivi e viceversa) e, nel Sud Dakota e nel Michigan, la minaccia di carcere e altre sanzioni per i ricercatori. L’ambiente normativo è incerto nella maggior parte degli stati che tacciono sulla clonazione o hanno leggi che considerano gli embrioni donati per la FIVET separatamente dagli embrioni fatti per scopi di ricerca, compresi gli embrioni fatti per trasferimento nucleare.

Quello che si perde nella discussione sulle restrizioni al finanziamento delle cellule staminali embrionali umane è un divieto federale di lunga data sul finanziamento della ricerca embrionale in generale, un’azione legislativa che ha spazzato questioni essenziali sull’infertilità, la medicina riproduttiva e la diagnosi prenatale fuori dalla portata di molti medici e scienziati americani. Proprio come le controversie politiche che circondano l’aborto e le tecnologie riproduttive assistite sono usate come proxy per le restrizioni sulla ricerca sulle cellule staminali embrionali, le linee fatte dal trasferimento nucleare sono presumibilmente vincolate dagli stessi divieti degli embrioni congelati, nonostante i comitati etici nazionali e i gruppi consultivi come la National Academy of Sciences raccomandino che la ricerca proceda.

Cosa ci aspetta?

Il futuro della ricerca sulla clonazione affronta almeno quattro grandi domande scientifiche e politiche.

• Quali sono le differenze genetiche tra le linee cellulari embrionali standard, le linee cellulari clonate e quelle riprogrammate direttamente? Comprendere queste differenze ci aiuterà a capire la causa e la progressione delle malattie, dei disturbi dello sviluppo e dei fallimenti riproduttivi.
• Le linee di cellule staminali pluripotenti indotte prive di rischio di cancro eclisseranno il trasferimento nucleare come metodo per generare linee specifiche per le malattie (ed eventualmente per i pazienti)?
• Il cambiamento politico a Washington eliminerà le restrizioni di finanziamento per le cellule staminali embrionali e la ricerca sulla clonazione, e avrà un impatto sulle restrizioni di lunga data sulla ricerca sugli embrioni?
• Le tecnologie sono diffuse in un paesaggio piatto causato dalla globalizzazione. Le differenze nella legge, nella politica e nei quadri etici normativi causano gradienti nell’accesso ai materiali di ricerca, alle scoperte e ai trattamenti. In futuro, dove staranno gli Stati Uniti tra le nazioni che cercano di realizzare il pieno potenziale di ricerca e terapeutico della clonazione?

Christopher Thomas Scott è un ricercatore senior presso il Centro di Etica Biomedica dell’Università di Stanford e Irving L. Weissman, MD, è un professore dell’Università di Stanford.

Christopher Thomas Scott e Irving L. Weissman, “Cloning,” in From Birth to Death and Bench to Clinic: The Hastings Center Bioethics Briefing Book for Journalists, Policymakers, and Campaigns, ed. Mary Crowley (Garrison, NY: The Hastings Center, 2008), 25-30.

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