Cucciolo di topo figlio di due padri (credit Le-Yun Wang)

Una manciata di staminali e un bel pizzico di CRISPR. È la nuova ricetta cinese per mettere al mondo topolini concepiti da due mamme o, alternativamente, da due papà. L’obiettivo della riproduzione unisessuale, femmina con femmina e maschio con maschio, viene perseguito nei laboratori di biologia dello sviluppo da oltre un decennio. Ma ora Qi Zhou, Wei Li e Baoyang Hu hanno migliorato i tassi di successo delle unioni bimaterne e sono anche riusciti a far nascere per la prima volta dei cuccioli bipaterni, come documenta lo studio pubblicato su Cell Stem Cell.

Tra i vertebrati è abbastanza diffusa la riproduzione asessuale, in cui una femmina fa tutto da sola (sono documentati casi tra i pesci, gli anfibi, i rettili). Per i maschi un’impresa del genere è un evento davvero eccezionale. In natura, comunque, i mammiferi sono sempre rimasti vincolati alla classica riproduzione sessuale. L’ovulo materno e lo spermatozoo paterno servono entrambi per ottenere un embrione vitale, per via di un fenomeno detto imprinting genomico, che apporta modificazioni chimiche ad almeno un centinaio di geni con il risultato di spegnerli. Ci sono geni che sono attivi solo nei maschi e altri che lo sono soltanto nelle femmine. Combinando gli ovuli di due madri o gli spermatozoi di due padri, dunque, il concepito si troverebbe a non averne nemmeno una copia accesa e non riuscirebbe a svilupparsi.

Per far funzionare la riproduzione unisex, insomma, il gruppo dell’Accademia cinese delle scienze ha dovuto escogitare un trucco. Invece di unire due ovuli, ha “fecondato” l’ovulo della prima mamma con una cellula staminale embrionale derivata dall’ovulo della seconda mamma. Le cellule staminali di questo tipo hanno solo metà del set completo di cromosomi, proprio come le cellule sessuali. Ma rispetto a queste ultime sono anche meno soggette all’imprinting genomico, perché assomigliano a cellule germinali primordiali. Per cercare di ripulirle del tutto, i ricercatori, hanno cancellato tre regioni implicate nell’imprinting, editando il genoma per mezzo della tecnica CRISPR. In questo modo hanno ottenuto 210 embrioni, che hanno dato origine a 29 cuccioli vivi, con un tasso di successo del 14%. Le femmine bimaterne arrivate all’età adulta si sono accoppiate con maschi standard e hanno avuto una prole anch’essa vitale, almeno in parte.

Ottenere cuccioli con due papà è più difficile. Anche in questo caso è stata usata una cellula staminale embrionale, ma derivata da uno spermatozoo, ed è stato necessario rimuovere con CRISPR ben sette regioni critiche per l’imprinting. Questa cellula paterna con il DNA riprogrammato e ripulito è stata usata, insieme al normale spermatozoo dell’altro padre, per fecondare un ovulo privato del suo nucleo e dunque senza DNA di origine materna. Una volta impiantati nell’utero di madri surrogate, questi embrioni bipaterni hanno portato alla nascita di dodici cuccioli vivi, con un tasso di successo del 2,5%. Solo due di loro sono sopravvissuti per più di due giorni e nessuno è diventato adulto, ma si tratta comunque di un risultato notevole che i ricercatori pensano di poter migliorare perfezionando la procedura. L’altra sfida per i ricercatori cinesi sarà replicare l’esperimento su altri mammiferi, scimmie comprese, ma prima bisognerà verificare quali sono le regioni geniche problematiche su cui intervenire nelle diverse specie.

Questo filone di ricerca contribuirà a farci capire come funziona il fenomeno dell’imprinting che è importante anche per la riproduzione umana e, chissà, forse anche a individuare nuovi approcci per le malattie in cui è implicato. La vera posta in gioco, comunque, è per la scienza di base. Riprogrammazione ed editing massiccio rappresentano una manipolazione troppo pesante e rischiosa per ipotizzare di offrirla alle coppie omosessuali desiderose di figli biologici. Se poi esistesse qualcuno interessato a esplorare l’ipotesi di un mondo unisex, abitato da sole donne, dovrà accontentarsi della fantascienza; diverse scrittrici si sono già cimentate con scenari del genere negli anni ’70.