Trasformare cellule staminali umane in cellule cellule uovo e spermatozoi: è quanto è riuscito a un gruppo di ricercatori dello Stanford University Medical Center che illustrano la scoperta in un articolo pubblicato online sul sito di "Nature".
"Dal 10 al 15 per cento delle coppie non sono fertili: quasi la metà dei casi è dovuto all'incapacità di produrre spermatozoi o ovociti. Inibire o aumentare l'espressione dei geni coinvolti in vivo per capirne la ragione è impossibile e contrario all'etica. Definire la 'ricetta' genetica necessaria a sviluppare cellule germinali in laboratorio ci darà gli strumenti per capire che cosa non va in queste persone", osserva Renee Reijo Pera, che ha diretto la ricerca.
Lo sviluppo dei gameti umani - ossia degli spermatozoi e delle cellule uovo - non può infatti essere studiata adeguatamente nel modello animale: "Finora abbiamo condotto studi sui topi per capire come anche nell'uomo si differenziano spermatozoi e cellule uovo a partire dalle cellule staminali, ma i geni riproduttivi coinvolti non sono gli stessi. Questa è la prima prova che si possono creare in laboratorio cellule gameti umani funzionali."
Ricostruendo i punti salienti dello sviluppo di spermatozoi e cellule uovo, i ricercatori sperano cioè di poter identificare con precisione i problemi che possono portare all'infertilità e prospettare possibili soluzioni.
Già negli anni novanta il gruppo di ricerca di Reijo Pera aveva identificato diversi geni coinvolti nella sterilità maschile, fra i quali alcuni appartenenti alla cosiddetta famiglia dei geni DAZ, che codificano proteine che si legano all'RNA e non ai fattori di trascrizione che più spesso modulano gli eventi cellulari.
In questo studio i ricercatori hanno trattato cellule staminali embrionali umane con proteine che stimolano la proliferazione delle cellule staminali, per poi isolare quelle che iniziavano a esprimere geni specifici delle cellule germinali, circa il 5 per cento del totale. Queste cellule, inoltre, i ricercatori hanno anche osservato dei cambiamenti per bloccare lo sviluppo di tratti che avrebbero potuto interferire con la capacità di continuare a funzionare da cellule staminali indirizzandole a una specifica differenziazione. (Tecnicamente, hanno osservato la rimozione di gruppi metile dal DNA.)
Successivamente, silenziando o facendo esprimere in maniera maggiore i geni di tre gruppi di geni DAZ hanno studiato come ciascuno di essi influisse sullo sviluppo di spermatozoi e cellule uovo.
In questo modo si è scoperto che un sottogruppo dei geni DAZ, detti DAZL, si attiva molto precocemente nello sviluppo delle cellule germinali, mentre altri due gruppi, DAZ1 e BOULE, stimolano la divisione di quelle cellule, portandole in una fase successiva a una differenziazione in spermatozoi e cellule uovo.
L'aumento dell'espressione congiunta delle tre proteine codificate dai geni DAZL, DAZ1 e BOULE ha permesso ai ricercatori di generare cellule aploidi, ossia dotate di metà esatta del corredo cromosomico completo delle cellule normali. Corredo cromosomico che si completa quando spermatozoo e cellula uovo si fondono nella fecondazione.
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