La pecora Dolly e la scienza della clonazione

Nel luglio del 1996, in un tranquillo edificio di ricerca alle porte di Edimburgo, nacque un agnellino dall'aspetto del tutto comune. Faccia bianca, gambe ancora un po' incerte, poppava e dormiva come qualsiasi neonato di una fattoria sulle colline scozzesi. Eppure questo particolare animale custodiva un segreto che, quando fu annunciato mesi dopo, avrebbe scosso giornali, parlamenti e pulpiti di chiesa in ogni continente. Non aveva un padre. Non aveva, in un certo senso, nemmeno una madre, almeno non nel modo che la biologia aveva sempre richiesto. Era stata fatta crescere da una singola cellula prelevata dalla mammella di una pecora adulta che, al momento della sua nascita, era già morta.

Si chiamava Dolly, ed era il primo mammifero mai clonato a partire da una cellula del corpo di un individuo adulto. Gli scienziati del Roslin Institute che la crearono scelsero il suo nome con una strizzata d'occhio: la cellula proveniva da una ghiandola mammaria, e non riuscivano a pensare a ghiandole mammarie più famose di quelle della cantante country Dolly Parton. Dietro lo scherzo si nascondeva uno degli esperimenti di biologia più importanti del Novecento, la dimostrazione che la via apparentemente a senso unico dello sviluppo cellulare poteva, con sufficiente ingegno, essere percorsa a ritroso.

Cosa significa davvero clonazione

La parola "clone" viene usata in modo disinvolto, perciò è utile essere precisi. Un clone è semplicemente un organismo geneticamente identico a un altro. Secondo questa definizione, i cloni non hanno nulla di esotico. I gemelli identici sono cloni naturali l'uno dell'altro, formati quando un singolo ovulo fecondato si divide in due. I giardinieri clonano le piante di continuo, tagliando una talea da uno stelo sano e radicandola per ottenere una copia genetica. I batteri si clonano ogni volta che si dividono.

Ciò che rese straordinaria Dolly non fu il fatto di essere un clone, ma il modo in cui fu prodotta. Fu ottenuta con una tecnica chiamata trasferimento nucleare di cellule somatiche, spesso abbreviata in SCNT (dall'inglese somatic cell nuclear transfer). Una cellula somatica è una qualsiasi normale cellula del corpo, una cellula della pelle, una cellula muscolare, una cellula della mammella, contrapposta a una cellula riproduttiva come l'ovulo o lo spermatozoo. La parte relativa al "trasferimento nucleare" si riferisce allo spostamento del nucleo, il minuscolo comparto che contiene il DNA di una cellula, da una cellula a un'altra.

Il profondo enigma affrontato dalla SCNT è questo: ogni cellula del tuo corpo, da un neurone a una cellula epatica, porta con sé lo stesso identico set completo di istruzioni genetiche. Eppure una cellula del fegato si comporta in modo completamente diverso da un neurone perché ciascun tipo cellulare attiva soltanto i geni di cui ha bisogno e silenzia gli altri. Per gran parte del Novecento, gli scienziati ritenevano che, una volta che una cellula si fosse impegnata a diventare, poniamo, una cellula della mammella, quell'impegno fosse permanente e irreversibile. Dolly dimostrò il contrario.

Come fu fatta Dolly

La procedura, descritta passo dopo passo, suona quasi meccanica, ma ogni passaggio richiese anni di perfezionamento. Primo, la cellula donatrice. I ricercatori prelevarono cellule dalla ghiandola mammaria di una pecora Finn Dorset di sei anni e le fecero crescere in laboratorio, poi le privarono di nutrienti per spingerle in uno stato dormiente e quiescente. Secondo, l'ovulo svuotato. Prelevarono un ovulo non fecondato da una pecora di razza diversa, una Scottish Blackface, e ne rimossero il nucleo, lasciando una cellula ricca del macchinario molecolare dello sviluppo precoce ma priva delle proprie istruzioni genetiche.

Terzo, la fusione. Con un impulso elettrico, fusero la cellula dormiente della mammella con l'ovulo svuotato. L'ambiente interno dell'ovulo fece allora qualcosa di notevole: riprogrammò il nucleo adulto, inducendolo a dimenticare di essere mai stato una cellula della mammella e a comportarsi invece come il nucleo di un ovulo appena fecondato. Quarto, la gravidanza. L'embrione ricostruito fu impiantato nell'utero di una terza pecora, una madre surrogata, dove si sviluppò e infine nacque.

Poiché il materiale genetico di Dolly proveniva interamente dalla donatrice Finn Dorset, era una copia genetica di quell'animale e non assomigliava affatto alla Scottish Blackface che aveva fornito l'ovulo né alla surrogata che l'aveva portata in grembo. L'efficienza fu brutalmente bassa. Il gruppo produsse Dolly da 277 embrioni ricostruiti, un solo successo su centinaia di tentativi. Quell'inefficienza sarebbe diventata un tema ricorrente nella clonazione e un serio ostacolo pratico ed etico.

Dolly visse una vita relativamente normale, si accoppiò naturalmente e diede alla luce sei agnelli nel modo consueto. Sviluppò artrite e una malattia polmonare contagiosa comune nelle pecore, e fu soppressa nel 2003 all'età di sei anni, piuttosto giovane per la sua razza. Per anni si è speculato che la clonazione avesse causato un invecchiamento precoce, ma studi successivi su altre pecore clonate, tra cui quattro clonate dalla stessa linea cellulare di Dolly, le trovarono invecchiate normalmente, perciò la questione se la sua vita breve riflettesse la clonazione in sé rimane dibattuta più che risolta.

Dove entrano in gioco le cellule staminali

Per capire perché Dolly contò così tanto, al di là della novità di una pecora copiata, bisogna capire le cellule staminali. Una cellula staminale è una cellula che non si è ancora impegnata in un singolo compito specializzato e conserva la capacità di dividersi e di diventare altri tipi cellulari. Le più flessibili di tutte sono le cellule di un embrione molto precoce, che in linea di principio possono dare origine a ogni tessuto del corpo. Queste sono dette pluripotenti, cioè "capaci di molte cose".

La nascita di Dolly portava con sé un'implicazione sconvolgente. Se l'ambiente di un ovulo poteva riportare un nucleo adulto fino allo stato embrionale, allora l'orologio dello sviluppo non era un meccanismo a senso unico. Questa idea alimentò la speranza della clonazione terapeutica, in cui la SCNT sarebbe stata usata non per generare un cucciolo ma per produrre cellule staminali embrionali geneticamente compatibili con un determinato paziente. In teoria, quelle cellule avrebbero potuto essere fatte crescere fino a diventare tessuto sostitutivo, una porzione di muscolo cardiaco, cellule produttrici di insulina per il diabete, neuroni per il Parkinson, senza il rigetto immunitario che affligge i normali trapianti.

Lo sviluppo più influente arrivò nel 2006, quando lo scienziato giapponese Shinya Yamanaka dimostrò che era possibile riprogrammare cellule adulte in uno stato pluripotente senza usare affatto ovuli o embrioni, semplicemente attivando un piccolo insieme di geni. Queste cellule staminali pluripotenti indotte, o cellule iPS, valsero a Yamanaka una parte del Premio Nobel 2012 e aggirarono gran parte della controversia etica legata agli embrioni. Dolly fu un antenato concettuale cruciale di quel lavoro: dimostrò che la riprogrammazione era in assoluto possibile, e altri trovarono poi modi più puliti per realizzarla.

Le domande etiche che Dolly spalancò

Nessun esperimento di biologia a memoria d'uomo ha provocato un confronto morale così rapido. Nel giro di pochi mesi dall'annuncio del 1997, i governi si affrettarono a legiferare, si riunirono commissioni di bioetica, e l'espressione "clonazione umana" passò dalla fantascienza al serio dibattito pubblico. Le domande si divisero grosso modo in due campi.

La clonazione riproduttiva, ovvero la creazione di un intero nuovo individuo, suscitò un allarme quasi universale quando applicata agli esseri umani. Le ragioni erano sia pratiche sia filosofiche. Sul piano pratico, la tecnica è pericolosa e inefficiente; le centinaia di embrioni falliti e gli alti tassi di malformazione osservati nella clonazione animale rendevano sconsiderata la prospettiva di tentarla negli esseri umani. Sul piano filosofico, le persone temevano per la dignità umana, per il trattamento di una persona come copia fabbricata, e per un bambino nato per fare da controfigura genetica di qualcun altro. Molti paesi vietarono del tutto la clonazione riproduttiva umana, e i principali organismi scientifici la condannarono.

La clonazione terapeutica e la ricerca sulle cellule staminali embrionali erano questioni più spinose. I benefici, potenziali cure per malattie devastanti, erano reali e convincenti. Ma il metodo prevedeva la creazione e poi la distruzione di embrioni umani precoci per prelevarne le cellule, cosa che molte persone considerano la soppressione di vita umana nascente. Questo contrapponeva il sollievo dalla sofferenza a convinzioni profondamente radicate su quando una vita umana meriti protezione, e persone ragionevoli si schierarono su fronti opposti. L'arrivo delle cellule iPS attenuò, pur senza dissolvere del tutto, questa particolare tensione, perché quelle cellule possono essere prodotte senza embrioni.

La clonazione degli animali sollevò le proprie domande. Bestiame e animali domestici clonati sono ormai una realtà commerciale, così come la clonazione di amati cani da lavoro e di pregiati cavalli da corsa. I critici puntano il dito sulla sofferenza animale nascosta dietro i bassi tassi di successo e sulla stranezza etica di trattare gli animali come prodotti riproducibili, mentre i sostenitori mettono in luce gli usi nella conservazione e nell'agricoltura.

Cosa ha mantenuto e cosa no la clonazione

Vale la pena guardare i risultati con lucidità, perché il divario tra la promessa del 1997 e la realtà di oggi è istruttivo. La clonazione riproduttiva dei mammiferi si rivelò realizzabile in molte specie. Dopo Dolly arrivarono topi, bovini, suini, gatti, cani, cavalli clonati e, nel 2018, i primi primati clonati, due macachi dalla coda lunga in Cina, che avvicinarono la tecnica agli esseri umani e riaccesero il dibattito etico.

Eppure i sogni medici più grandiosi sono avanzati più lentamente di quanto un tempo suggerissero i titoli dei giornali. La clonazione terapeutica negli esseri umani si rivelò tecnicamente difficile ed eticamente problematica, e gran parte delle energie del settore si spostò verso le cellule iPS e altri approcci. La clonazione ha trovato una solida nicchia nella conservazione, dove offre uno strumento per accrescere il numero di specie in pericolo; un furetto dai piedi neri di nome Elizabeth Ann, clonato negli Stati Uniti da cellule congelate decenni prima, è diventato un esempio notevole dell'uso della clonazione per reintrodurre diversità genetica perduta in una popolazione in difficoltà.

L'eredità più profonda di Dolly è concettuale più che commerciale. Ha rovesciato un'assunzione di lunga data su come si sviluppa la vita, ha mostrato che l'identità cellulare è molto più flessibile di quanto chiunque credesse, e ha aperto la porta all'intero campo della riprogrammazione cellulare che oggi è alla base della medicina rigenerativa. La Dolly impagliata si trova oggi al National Museum of Scotland di Edimburgo, una piccola pecora bianca dietro un vetro, ingannevolmente insignificante per un animale che ha riscritto un capitolo della biologia.

Punti chiave

La pecora Dolly, nata nel 1996 e annunciata al mondo nel 1997, fu il primo mammifero clonato a partire da una cellula del corpo di un adulto, creata mediante trasferimento nucleare di cellule somatiche, in cui il nucleo di una comune cellula della mammella fu collocato in un ovulo svuotato e riprogrammato fino allo stato embrionale. La sua nascita mandò in frantumi l'assunzione che una cellula specializzata non potesse mai invertire il proprio destino, ponendo le basi concettuali per la scienza delle cellule staminali e, in seguito, per le cellule staminali pluripotenti indotte, che permettono ai ricercatori di riprogrammare le cellule senza ovuli o embrioni. Costrinse inoltre a un confronto etico globale, affilando la distinzione tra clonazione riproduttiva, ampiamente vietata negli esseri umani, e usi terapeutici volti a far crescere tessuto sostitutivo compatibile. A decenni di distanza, la clonazione resta tecnicamente impegnativa e inefficiente, e le sue promesse mediche più grandiose si sono realizzate solo in parte, ma la sua vera importanza sta in ciò che ha rivelato: che l'orologio dello sviluppo di una cellula vivente può, nelle giuste condizioni, essere riportato indietro.