Storia della clonazione

La parola clonare significa fare copie identiche di un organismo vivente, sia esso batterio, virus, pianta o animale. La clonazione e' un processo naturale praticato normalmente dagli organismi unicellulari e dalle piante per scopi riproduttivi (riproduzione asessuata). L'uomo utilizza da tempo questa tecnica in agricoltura (talee¹, margotte², innesti³...).


Storia della clonazione

1938: Spemann propone un esperimento di trasferimento nucleare⁴ per capire se il nucleo di una cellula differenziata fosse in grado di riprogrammare l'informazione espressa e di controllare lo sviluppo embrionale. Propose di prelevare il nucleo da una cellula di un embrione in avanzata fase di sviluppo e trasferirlo nel citoplasma di una cellula uovo⁵ enucleata. Spemann non pote' condurre l'esperimento per la mancanza di strumenti adatti alla manipolazione e dissezione delle cellule somatiche⁶ e germinali⁷.

1952: R. Briggs e T.J.King misero in pratica l'esperimento proposto da Spemann 14 anni prima sulla rana leopardo (Rana pipiens). Prelevarono il nucleo da una cellula embrionale di rana allo stadio di blastula e lo trasferirono in una cellula uovo enucleata (privata del nucleo). Si sapeva gia' che i nuclei di blastula erano totipotenti⁸, da questo esperimento si vide che isolandoli ognuno poteva dare origine ad un nuovo individuo. Il 60% di tutti i nuclei trasferiti portarono a girini, ma non superarono mai questo stadio. Prelevando nuclei ad uno livello di differenziazione⁹ maggiore si aveva una drastica diminuzione delle probabilita' di successo (questa limitazione fu superata successivamente con la sincronizzazione tra cellule somatiche donatrici e cellula uovo, infatti e' molto importante che le cellule somatiche siano in uno stadio di quiescenza e completamente differenziate, inoltre devono appartenere ad una categoria di cellule che si replica rapidamente). Da questo esperimento comunque si iniziarono a formulare alcune domande:
- il nucleo anche se differenziato contiene l'intero corredo genetico?
- questo puo' essere riprogrammato per lo sviluppo di un nuovo individuo?
- le interazioni oocita-nucleo trasferito permettono di ridifferenziare il nucleo e di dirigerne lo sviluppo?

1962: J.Gurdon ritenta l'esperimento di Briggs e King, prelevando nuclei di cellule differenziate dall'intestino di girino di Xeanopus laevis e trasferendole in una cellula uovo enucleata. Dei 726 nuclei trasferiti solo 10 si svilupparono fino allo stadio di girino. Utilizzando il trapianto in serie (cioe' ponendo un nucleo intestinale in un uovo, lasciandolo sviluppare fino allo stadio di blastula e poi trasferendo i nuclei delle cellule della blastula in altrettante uova, si ottiene una maggiore dedifferenziazione del nucleo originale e un maggior numero di cloni) ottenne un successo del 7% e 7 di questi girini metamorfosarono in rane adulte fertili. L'esperimento di Gurdon differisce da quello di Briggs e King perche' viene utilizzato un organismo piu' primitivo della rana leopardo. Xenopus ha una capacita' di rigenerazione maggiore, puo' infatti rigenerare arti perduti, e lo sviluppo iniziale e' tre volte piu' rapido di quello della Rana pipiens. Quest'esperimento fu pero' criticato da Briggs e King che sostennero che le cellule di girino potevano essere contaminate da cellule germinali che migrano e spesso sostano attraverso l'intestino, inoltre non si poteva con certezza affermare che le cellule di un girino cosi' giovane fossero sicuramente differenziate.

1981: P.Hoope e K. Illmensee trasferirono nuclei di cellule embrionali di topo allo stadio di blastocisti in oociti enucleati e affermarono di aver ottenuto alcuni topolini in questo modo. Purtroppo ne loro ne altri ricercatori riuscirono a ripetere l'esperimento con successo. Questo fallimento porto' allo scioglimento del gruppo di ricerca di Hoope e Illmensee e i finanziamenti per questi studi nell'ambito della biologia dello sviluppo vennero bloccati. Continuarono solo in campo zootecnico per l'interesse economico che ne poteva derivare.

dal 1986: vengono effettuati trasferimenti nucleari da embrioni di bovini, suini e ovini ottenendo migliaia di cloni.

1997: nasce Dolly, il primo animale clonato a partire da cellule somatiche adulte e quindi completamente differenziate. L'esperimento fu effettuato dal gruppo di ricerca di Ian Wilmut e pubblicato su <<Nature>>. Vennero prelevate cellule dalla ghiandola mammaria di una pecora adulta di razza Finn Dorset, furono disgregate e mantenute in un terreno di cultura privo di alcuni nutrienti per rallentarne la divisione cellulare e bloccarle in una fase del ciclo chiamata G0 (stadio di quiescenza). E' infatti importante per la riuscita del trasferimento che l'oocita e il nucleo donatore siano in sincronia. Le cellule furono poi incubate in un terreno contenente il virus Sendai il quale si lega alla membrana plasmatica delle cellule somatiche e serve successivamente a facilitarne la fusione con l'oocita. Furono trasferite 277 cellule somatiche in altrettanti oociti prelevati da pecore di razza diversa. Di questi, 29 si svilupparono fino allo stadio di morula/blastocisti e vennero trasferiti nell'utero di 13 femmine surrogate. Di queste 29 blastocisti solo una completo' lo sviluppo fino alla nascita, la famosa Dolly.

Note

¹Talea: tipo di riproduzione vegetativa secondo la quale una parte di una pianta (foglia, ramo, bulbo, ecc.) puo' originare in condizioni appropriate l'intero individuo.

²Margotta: tipo di riproduzione che consiste nell'indurre la formazioni di radici in un ramo senza interrarlo.

³Innesto: metodo di riproduzione vegetativa secondo la quale una porzione di una pianta viene unita ad un'altra. Le caratteristiche di ognuno dei due organismi si mantengono inalterate durante la crescita ma rappresentano un unico individuo.

⁴Trasferimento nucleare: tecnica che consiste nel trasferire un nucleo da una cellula ad un'altra.

⁵Cellula uovo o oocita: cellula germinale femminile non fecondata.

⁶Cellule somatiche:  tutte le cellule di un organismo che non sono devolute alla riproduzione, le eventuali   anomalie di queste cellule non vengono quindi ereditate dalla progenie.

⁷Cellule germinali: cellule deputate esclusivamente alla riproduzione.

⁸Cellule totipotenti: cellula indifferenziata che puo' dare origine a tutti i tipi cellulari.

⁹Differenziazione: le cellule somatiche posseggono tutti i geni presenti nello zigote ma li esprimono in modo selettivo a seconda del tipo cellulare a cui appartengono e delle condizioni a cui sono sottoposte.