Mini-cervelli di Neanderthal assemblati con CRISPR

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Poter sbirciare nel cervello di un uomo di Neanderthal sarebbe un sogno per qualsiasi studioso dell’evoluzione dell’intelligenza umana. Per farsi un’idea delle capacità cognitive dei nostri parenti più stretti, finora, antropologi e neuroscienziati hanno dovuto accontentarsi di studiare la forma dei crani fossili e le testimonianze archeologiche rinvenute nei siti neandertaliani. Ora però siamo di fronte a una nuova frontiera che si apre, alla confluenza fra tre settori caldi delle scienze della vita: la paleogenomica (ovvero lo studio su larga scala del DNA antico), gli organoidi (ovvero la possibilità di assemblare dei modelli in 3D degli organi umani a partire da cellule staminali in coltura) e CRISPR (la tecnica più in voga per l’editing genomico, vale a dire per la correzione mirata delle lettere del DNA).

Alysson Muotri

Alysson Muotri

Combinando questi approcci, alcuni gruppi di ricerca stanno producendo dei mini-cervelli umani neandertalizzati, nella speranza di mettere a fuoco le differenze biologiche rispetto all’organizzazione cerebrale tipica di Homo sapiens. Con quali risultati? Le prime informazioni sono state rivelate a una conferenza su immaginazione ed evoluzione organizzata all’Università della California di San Diego (Ucsd). Qui un genetista specializzato in malattie neurologiche, Alysson Muotri, ha presentato il lavoro del suo gruppo. Come ha riferito Jon Cohen, autore di un’esclusiva su Science, i ricercatori sono partiti dalle cellule della pelle di una persona sana e hanno indotto uno stato di pluripotenza, ottenendo cellule staminali. Quindi hanno usato CRISPR per correggere una lettera di un gene coinvolto nelle prime fasi dello sviluppo del cervello (NOVA1), introducendo una mutazione puntiforme che distingue i Neanderthal dagli uomini anatomicamente moderni. Dopo aver scartato le cellule contenenti correzioni indesiderate, Muotri e collaboratori le hanno coltivate in vitro in condizioni che hanno favorito il differenziamento in cellule neuronali e l’auto-organizzazione in reti tridimensionali simili a cortecce cerebrali in miniatura. Ci sono voluti alcuni mesi, ma alla fine hanno ottenuto degli organoidi, già ribattezzati Neanderoidi, grandi quanto lenticchie e contenenti non più di due milioni di cellule ciascuno. In confronto un cervello umano occupa 1.350 centimetri cubici e conta circa 80 miliardi di neuroni. Insomma possiamo escludere che si tratti di strutture dotate di coscienza, secondo il parere espresso recentemente su Nature da un gruppo di esperti che si sono cimentati con i dilemmi bioetici degli esperimenti più avanzati nel campo delle neuroscienze.

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credit: Alysson Muotri

Una singola lettera di differenza, comunque, è bastata a produrre cambiamenti rilevanti rispetto ad analoghi organoidi completamente sapiens, perché il gene corretto ha un ruolo regolatorio che influenza la produzione di molte proteine. Nei mini-cervelli neandertaliani, in effetti, le cellule migrano più velocemente e la configurazione finale assomiglia a un popcorn, anziché a una sfera. Poiché i neuroni neandertalizzati condividono alcune caratteristiche con quelli dei bambini affetti da autismo, come la tendenza a formare meno connessioni sinaptiche, l’ipotesi di Muotri è che la versione del gene posseduta da Neanderthal possa aver rappresentato uno svantaggio per quanto riguarda la capacità di socializzare.

Sullo stesso filone di ricerca lavora almeno un altro gruppo, secondo lo scoop messo a segno a maggio dal quotidiano Guardian. A dirigerlo, all’Istituto Max Planck di Lipsia, è il fondatore della paleogenetica: Svante Pääbo. Il suo laboratorio avrebbe già inserito in alcuni modelli animali dei geni neandertaliani importanti per lo sviluppo cranio-facciale e per la percezione del dolore, quindi è passato allo studio in vitro di mini-cervelli corretti con l’aiuto di CRISPR in corrispondenza di tre geni. Per saperne di più, bisognerà attendere la pubblicazione dei dati. I ricercatori assicurano che queste ricerche non mirano a riportare in vita un esemplare di Neanderthal, come aveva suggerito qualche anno fa il visionario genetista di Harvard George Church. Lo scopo è contribuire a rispondere a una delle domande più affascinanti della scienza: il cervello di questi antichi uomini, che si sono incrociati con i nostri antenati sapiens prima di estinguersi, funzionava in modo diverso dal nostro?

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