Il 28 novembre, He Jiankui ha affermato in una sala conferenze gremita al secondo vertice internazionale sull’editing del genoma umano a Hong Kong di aver modificato i genomi di due ragazze gemelle, Lulu e Nana, che sono nate in Cina.
Scienziati della Southern University of Science and Technology in Guangdong, Cina, hanno condannato la ricerca di He affermando che “ha seriamente violato l’etica accademica e i codici di condotta”, e filosofi e bioeticisti sono stati rapidi nel tuffarsi nella palude dell’editing dei genomi umani. Quindi non ho intenzione di coprire quel territorio. Quello che voglio affrontare è quello che abbiamo imparato: come ha fatto questi bambini.
Sono teoricamente un professore in pensione del Dipartimento di Scienze Biomediche della Colorado State University. Per più di 50 anni, ho ricercato numerosi aspetti della tecnologia riproduttiva assistita, tra cui la clonazione e l’esecuzione di modifiche genetiche agli embrioni di mammiferi, quindi sono interessato alla maggior parte delle ricerche riguardanti i “designer babies” e i problemi di salute che possono soffrire.
Un primo?
Al convegno ha dato una panoramica generale della scienza. Mentre una ricerca come questa sarebbe tipicamente presentata alla comunità scientifica pubblicando in una rivista peer-reviewed, cosa che lui sostiene di voler fare, possiamo farci un’idea approssimativa di come ha creato questi bambini modificati. Questo è qualcosa che è stato fatto con successo in altre specie e solo l’anno scorso in embrioni umani – ma questi ultimi non sono stati impiantati in una donna. Dice di aver passato tre anni a testare la procedura su topi e scimmie prima di passare a lavorare su embrioni umani.
Non c’è dubbio che precise modifiche genetiche possono essere fatte allo sperma umano, alle uova, agli embrioni e anche ad alcune cellule negli adulti. Tali modifiche sono state fatte ad nauseum nei topi, nei maiali e in molti altri mammiferi. Così, è ovvio per gli scienziati come me che queste stesse modifiche genetiche possono essere fatte, e saranno fatte, negli esseri umani. Il modo più semplice per fare modifiche genetiche inizia con l’embrione.
La cassetta degli attrezzi
La strategia più trendy per modificare il DNA in questi giorni coinvolge lo strumento di editing genico CRISPR/Cas-9, che può fare precise modifiche genetiche nelle cellule viventi. Anche se altri strumenti sono disponibili da anni, l’approccio CRISPR/Cas-9 è più semplice, più facile, più accurato e meno costoso.
Il modo in cui funziona è semplice nel concetto. Il componente Cas-9 è una forbice molecolare che taglia il DNA nella posizione specificata da un piccolo pezzo di RNA, chiamato “template CRISPR”. Una volta che il DNA è tagliato, un gene può essere modificato in quella posizione. Il taglio viene poi riparato da enzimi già presenti nelle cellule.
In questo caso, ha preso di mira un gene che produce una proteina sulla superficie delle cellule chiamata CCR5. Il virus dell’HIV usa questa proteina per attaccarsi alla cellula e infettarla. La sua idea era di cambiare geneticamente CCR5 in modo che l’HIV non possa più infettare le cellule, rendendo le ragazze resistenti al virus.
A questo punto non ha fornito una chiara spiegazione di come ha disabilitato esattamente CCR5 e la natura della modifica genetica. Ma questo tipo di “disabilitazione” è usato abitualmente nella ricerca.
Come ha fatto
Dal diagramma che ha presentato, sembra che abbia iniettato il sistema CRISPR/Cas-9 in un uovo nello stesso momento in cui ha iniettato uno sperma per fecondarlo. Dopo questo, l’uovo si è diviso e ha formato una palla di decine di cellule – l’embrione. A questo punto, ha rimosso alcune cellule da ogni embrione per determinare se il cambiamento genetico desiderato è stato fatto. In base alla mia esperienza, gli embrioni erano probabilmente congelati a questo punto. Quando l’analisi era completa, probabilmente scongelava gli embrioni modificati e trasferiva i migliori nell’utero della madre per la gestazione fino al termine. Gli embrioni senza le modifiche o le modifiche errate sarebbero stati scartati o utilizzati per la ricerca.
Per molte applicazioni, è ideale apportare qualsiasi modifica ai geni allo stadio di una cellula. Poi, quando l’embrione duplica il suo DNA e si divide per fare un embrione di due cellule, anche la modifica genetica viene duplicata. Questo continua in modo che ogni cellula del bambino risultante abbia la modifica genetica.
Tuttavia, sembra che la modifica genetica in questo caso non sia avvenuta fino allo stadio di due cellule o più tardi, perché alcune cellule dei bambini avevano la modifica, mentre altre no. Questa situazione è chiamata mosaicismo perché il bambino è un mosaico di cellule normali e modificate.
I pericoli dell’editing embrionale?
Cosa potrebbe andare storto in un embrione modificato con il gene? Molto.
Il primo inconveniente è che non è stata fatta alcuna modifica, che si verifica frequentemente. Una variante è che il cambiamento si verifica in alcune cellule dell’embrione, ma non in tutte le cellule, come si è verificato in questi bambini.
La preoccupazione più comune è il cosiddetto effetto non bersaglio, in cui la modifica genetica è fatta, ma altre modifiche non volute si verificano in altri luoghi del genoma. Avere una modifica nel posto sbagliato può causare tutti i tipi di problemi di sviluppo, come lo sviluppo anormale degli organi, l’aborto e persino i tumori.
Dalla sua diapositiva sembra che abbia sequenziato i genomi – lo schema genetico completo per ogni bambino – in più fasi della gravidanza per determinare se ci fossero modifiche indesiderate, anche se queste non sono sempre facili da trovare. Ma finché scienziati indipendenti non potranno esaminare il DNA di queste due bambine, non sapremo i risultati. Inoltre non è chiaro dai risultati che ha condiviso finora se questo cambiamento genetico può essere trasmesso alla prossima generazione.
Un altro problema comune già accennato è il mosaicismo, che sembra essere accaduto in uno di questi gemelli. Se alcune cellule sono modificate e altre no, il bambino potrebbe avere cellule del fegato che contengono il gene modificato e cellule del cuore che hanno la versione normale, per esempio. Questo può portare o meno a problemi seri.
Un altro problema è che manipolare gli embrioni in vitro – al di fuori del loro ambiente normale nel tratto riproduttivo – dove non possiamo duplicare con precisione la normale nutrizione, i livelli di ossigeno, gli ormoni e i fattori di crescita – potrebbe portare ad anomalie di sviluppo tra cui feti troppo grandi, problemi metabolici e così via. Questo a volte si verifica con procedure di routine come la fecondazione in vitro, quando non vi è alcun tentativo di apportare modifiche genetiche.
Per fortuna, la natura è abbastanza brava a eliminare gli embrioni anormali attraverso la morte embrionale e l’aborto spontaneo. Anche nelle popolazioni umane sane che si riproducono normalmente, quasi la metà degli embrioni muore prima che la donna sappia di essere incinta.
Progettiamo già i bambini – e ci sono dei benefici
Mentre ho sottolineato ciò che può andare male, credo che la scienza si evolverà in modo tale che i bambini geneticamente modificati saranno più sani di quelli non modificati. E questi miglioramenti saranno trasmessi alle generazioni future. Anomalie genetiche gravemente debilitanti come la sindrome di Tay-Sachs potrebbero essere eliminate da una famiglia grazie alla modificazione genetica.
Si può dire che i bambini di design stanno già nascendo usando una tecnica chiamata diagnosi genetica pre-impianto (PGD). Alcune cellule di embrioni vengono esaminate per decine, e potenzialmente centinaia, di anomalie genetiche come la sindrome di Down, la fibrosi cistica e la sindrome di Tay-Sachs, per citarne alcune. I genitori sono anche in grado di scegliere gli embrioni del sesso desiderato. A mio parere, scegliere quali embrioni impiantare è chiaramente fare bambini di design.
Andando oltre, la PGD non si limita solo ad eliminare le malattie. Un futuro genitore può anche scegliere altri tratti. Quando uno dei futuri genitori è sterile, ci sono cataloghi che forniscono la razza, l’altezza e il peso, e anche il livello di istruzione di un donatore di sperma o uova, che è anche determinato per essere privo di difetti genetici importanti, e privo di AIDS e altre malattie veneree.
Secondo me, se le procedure sono ritenute eticamente e moralmente accettabili, la maggior parte delle modifiche genetiche che probabilmente saranno fatte modificando gli embrioni come dice di aver fatto, comporteranno la rimozione di tratti dannosi piuttosto che l’aggiunta di quelli desiderabili. Poiché le modifiche saranno mirate, saranno più precise e meno dannose delle mutazioni che si verificano casualmente nel DNA di essenzialmente tutti gli spermatozoi e gli ovuli naturalmente.
Con tutta questa tecnologia riproduttiva, c’è un’altra considerazione: gli enormi costi delle procedure descritte. Fino a che punto la società dovrebbe investire le scarse risorse mediche nell’applicazione di tali tecniche, soprattutto perché gli eventuali benefici probabilmente andranno soprattutto alle famiglie più ricche?
Queste prospettive devono essere tenute a mente quando si valutano le potenziali manipolazioni genetiche degli esseri umani.