Uno, nessuno o centomila? Storie moderne di organismi chimera

La mitologia greca è da secoli spunto di riflessione per l’immaginario comune. Ed è proprio grazie a questa che esseri come il minotauro o le sirene hanno assunto una forma e un comportamento più o meno preciso nella nostra mente. Tra le creature suggerite dai nostri antenati ellenici troviamo anche le chimere, solitamente dipinte come leoni dai cui dorsi emergono delle teste di capra e con un serpente al posto della coda.

Organismi simili, ovviamente, non esistono. Nonostante ciò, il vocabolario scientifico ha da diversi anni preso in prestito e introdotto ufficialmente il concetto di chimera per indicare organismi formati da cellule provviste di materiale genetico di diversa origine (ossia generate da diversi zigoti). Essenzialmente, sono una sorta di “collage cellulare” che si manifesta con caratteristiche provenienti dall’una o dall’altra origine.

Se chiediamo a un biologo molecolare o ad un biotecnologo che cosa sia una chimera, è molto probabile che questi inizi a parlare di chimere artificiali. In effetti, le chimere artificiali sono dei sistemi estremamente di moda nei laboratori dagli anni Ottanta. Chimere, sia tra cellule di organismi della stessa specie che di specie diverse, vengono create al fine di studiare malattie o comportamenti fisiologici per fini terapeutici. Tra le prime chimere si ricordano quelle derivanti da aggregati cellulari di diverse specie di topi (1980) o tra una pecora e una capra (1984) - quest’ultimo è stato il primo ad essere vitale fino all’età adulta - o tra primati (1999).

Come si genera una chimera? Essenzialmente occorre “solo” accostare un ridotto numero di cellule (che possono essere o l’uovo fecondato, detto “zigote” o cellule derivanti dalle sue prime divisioni, denominate “blastomeri”), mediante infusione di cellule in un altro zigote in formazione. Queste proliferano indipendentemente, formando una miscela di cellule diverse in un unico corpo. Gli organismi chimera differiscono sostanzialmente dagli animali transgenici, nei quali il corredo genetico è modificato  - in linea teorica - in tutte le cellule dell’organismo. Possiamo immaginare una chimera come un puzzle formato incastrando pezzi tagliati in maniera corretta, ma provenienti da due scatole diverse. Attaccandosi perfettamente, risultano in una immagine completa, ma contenente porzioni più o meno ampie delle due diverse figure originarie.

Può sorgere spontaneo chiederci si stia investendo tempo e soldi a creare questi sistemi i quali, a prima vista, sembrano avere gran poco di naturale. Lungi dal creare collegamenti con Frankenstein o altre creature letterarie, questi collages viventi stanno contribuendo negli anni a salvare un numero considerevole di vite umane in maniera più o meno diretta. Ogni 10 minuti una persona è aggiunta alla lista di attesa dei richiedenti organi o tessuti, e mediamente ogni giorno 20 persone muoiono attendendo il giusto donatore. Gli organismi chimera possono rappresentare una potenziale fonte di organi e tessuti utilizzabili per trapianti, se creati in chimere con componente umana.

Su questa linea, ha fatto scalpore la ricerca pubblicata sulla rivista Cell un anno fa in cui il primo embrione chimerico formato da cellule di maiale e umane è stato creato con successo, aprendo non pochi dibattiti dal punto di vista etico. Studi su organismi di questo tipo (umano, peraltro, solo per lo 0.001%), potrebbero condurre alla produzione di organi “su misura” e pronti per essere trapiantati, se creato riprogrammando cellule malate del paziente.

A tal proposito, gli stessi trapianti di organi e tessuti da altri organismi (detti “allogenici”) creano delle chimere, dal momento che il materiale genetico è diverso, tra paziente e organo da trapiantare. Un esempio lampante è il trapianto di midollo osseo, che dà origine a tutta una serie di tessuti che, a rigor di logica, sono estranei al paziente.

Nonostante queste applicazioni umane, il chimerismo è un fenomeno piuttosto comune in natura. Questo può originarsi ad esempio in seguito alla fecondazione di due zigoti nel ventre materno e alla loro successiva fusione in un solo organismo. A livello macroscopico, in ogni caso, è piuttosto difficile individuare le tracce di chimerismo, anche per la diversa natura in cui questo fenomeno si può manifestare e per la generale tolleranza immunologica nei confronti delle diverse cellule presenti. Frequenti esempi di chimerismo sono stati riportati in piante, muffe e coralli.

Anche tra animali superiori sono presenti esempi piuttosto chiari di chimerismo. Un esempio riportato in letteratura è il primate Tamarinus nigricollis. In questo organismo, il sangue, il midollo osseo, i linfonodi e parti della milza hanno riportato chimerismo con i sistemi ematopoietici dei fratelli gemelli, suggerendo che nell’utero materno sia avvenuto un rimescolamento e una migrazione dei precursori staminali di queste cellule. Esempi di chimerismo sono stati ritrovati anche nella nostra specie. Un esempio che coinvolge i gruppi sanguigni è rappresentato da un caso studiato nell’uomo nel 1953, dove una donna presentava sangue di due tipi diversi, il suo “originario” e quello scoperto poi essere del fratello gemello. Nel sangue della signora era infatti presente un sostanziale numero di cellule del fratello perfettamente proliferanti e funzionanti. Casi di questo tipo non sono rari, come suggerito dalla letteratura scientifica, e ci spingono a chiederci il perché della presenza di questi “estranei” nel nostro corpo.

In questo campo, di particolare interesse è diventato un fenomeno denominato microchimerismo, una tipologia di chimerismo che consiste nella presenza di un piccolo numero di cellule che originano da un altro individuo, risultando essere, perciò, totalmente diverse a livello genetico. Negli esseri umani, la forma più frequente di microchimerismo è quella fetomaterna (fetomaternal chimerism), che ha origine da un interscambio, seppur limitato, di cellule dal feto alla madre attraverso la placenta. Una volta compiuto il trasferimento, queste cellule si insediano nel corpo ospite mediante un meccanismo ancora non ben chiarito, per dare origine a delle porzioni di tessuto anche piuttosto sensibili. Questo significa che nel corpo della madre rimane per tutta la vita un “ricordo” fisico del loro figlio (e viceversa), con conseguenze anche piuttosto importanti per la loro salute. Ma come si viene a creare questo affascinante legame? E che cosa comporta esattamente questo fenomeno? Per saperne di più, non perdetevi il nostro prossimo articolo!   

di Lorenzo Povolo

Per saperne di più (in italiano):

• Organismi chimera: http://www.lescienze.it/news/2017/01/26/news/embrione_chimerico_maiale_uomo-3397164/ 
• Chimera uomo-maiale: http://www.nationalgeographic.it/scienza/2017/01/30/news/chimera_ibrido_uomo_maiale-3402270/