Clonazione da maschio a femmina: funziona, ma con un asterisco

Nel 2009, un laboratorio giapponese stava clonando topi maschi con un’operazione di routine. Dei ventisette cuccioli, però, uno era femmina. Non l’avevano programmato: era successo per errore, e nessuno ci aveva dato troppo peso.

Sedici anni dopo, Takashi Ishiuchi e Shogo Matoba hanno deciso di farlo apposta e di capire come replicarlo ogni volta, con precisione, usando CRISPR per eliminare il cromosoma Y prima che il clone si sviluppasse. Il risultato è un preprint depositato su bioRxiv questo mese: clonazione tra sessi, deliberata, che produce femmine fertili a partire da cellule di maschio.

Come si taglia un cromosoma senza distruggere la cellula

I mammiferi hanno cromosomi sessuali che arrivano in coppia: XX per le femmine, XY per i maschi. È il cromosoma Y che inclina la bilancia verso il maschile: senza di lui, lo sviluppo prende l’altra strada. Il problema è che toglierlo non è banale: ogni volta che una cellula si divide, le cellule figlie devono ereditare una copia di ogni cromosoma, Y compreso. Eliminarlo richiede di interrompere quel meccanismo di trasmissione.

La tecnica che Ishiuchi e Matoba hanno sviluppato (la chiamano Y-CUT) usa CRISPR per tagliare una sequenza specifica del cromosoma Y, quella che garantisce l’eredità alle cellule figlie. Una volta tagliato lì, il cromosoma sparisce progressivamente nel corso delle divisioni. Gli embrioni XY diventano XO: una sola X, senza la seconda. Le femmine che ne nascono, tecnicamente, hanno un assetto cromosomico che nei mammiferi di solito porta a problemi.

Nei topi, però, le femmine XO sono fertili. Crescono sane, si riproducono, producono cuccioli vitali accoppiandosi con maschi normali.

Nella seconda fase dell’esperimento, i ricercatori hanno applicato Y-CUT alla clonazione “classica“: hanno prelevato il nucleo di una cellula adulta maschile, lo hanno inserito in un ovocita svuotato, e hanno trattato il clone con la forbice molecolare prima del trasferimento nella madre surrogata.

Risultato: femmine geneticamente identiche al maschio donatore, meno il cromosoma Y. Ishiuchi, in un’intervista al MIT Technology Review, si è lasciato sfuggire una frase: “È come fantascienza.” Il che è notevole, da parte di quello che l’ha fatto davvero.

Clonazione per la conservazione

L’applicazione più immediata (quella che Ishiuchi e Matoba hanno in mente) riguarda le specie a rischio d’estinzione.

La clonazione è già uno strumento concreto nella biologia della conservazione: il furetto dai piedi neri, il cavallo di Przewalski, il bisonte europeo hanno tutti storie che passano per la conservazione del materiale genetico in biobanks e zoo congelati. Il limite attuale è che clonare un maschio produce altri maschi. Se di una specie restano solo esemplari maschili (magari conservati da decenni in un freezer) la clonazione da sola non basta per riavviare una popolazione riproduttiva.

Y-CUT potrebbe colmare quella lacuna. Ben Novak di Revive & Restore, che lavora sul piccione migratore e su altri progetti di de-estinzione, ha commentato i risultati con entusiasmo cauto:

“Sono fiducioso che ci saranno molte applicazioni, in particolare per la conservazione delle specie.”

L’entusiasmo è comprensibile. La cautela anche.

Perché la tecnica in un punto si inceppa

Il punto debole è strutturale. Y-CUT ha bisogno di ovociti svuotati: uova di femmina della stessa specie, o di una strettamente imparentata. Se di una specie sopravvivono solo maschi, quelle uova bisogna trovarle altrove. Il che non è sempre possibile, e quando lo è richiede una specie donatrice sufficientemente vicina per rendere compatibile il processo.

Poi c’è il problema della fertilità XO. Nei topi funziona. Nella maggior parte degli altri mammiferi (compresi gli esseri umani) le femmine con un solo cromosoma X hanno la sindrome di Turner e sono sterili. Ishiuchi sta già lavorando a una variante della tecnica che inserisce un secondo cromosoma X nelle cellule clonate, per ripristinare il corredo XX completo. Per ora è ancora in corso d’opera.

Vale la pena ricordare che il preprint non ha ancora superato la peer review. I dati sembrano solidi, ma la strada dalla tecnica funzionante nei roditori alle applicazioni nei mammiferi più grandi è lunga e piena di variabili non ancora testate.