Gli scienziati che studiano i dati sull’attività genica dell’embrione umano precoce hanno scoperto un tipo di cellula trascurato che si autodistrugge entro pochi giorni dalla formazione, come parte di un processo di controllo della qualità per proteggere il feto in via di sviluppo. I risultati forniscono spunti su ciò che accade nelle primissime fasi della vita dopo la fecondazione che potrebbero in futuro contribuire a migliorare la fecondazione in vitro oi trattamenti di medicina rigenerativa.
Un nuovo studio pubblicato il 20 giugno 2023 in Biologia PLoS da un team internazionale di scienziati, tra cui ricercatori dell’Università di Bath, ha scoperto che il nostro primo sviluppo nell’utero potrebbe essere piuttosto diverso da quello che abbiamo sempre ipotizzato.
Mentre gli adulti umani sono costituiti da trilioni di cellule, tutti abbiamo iniziato come una sola cellula, l’uovo fecondato. Questo si divide per diventare 2 celle che a loro volta si dividono per diventare quattro, che diventano 8 e così via. Ad un certo punto le cellule iniziano a specializzarsi nella loro funzione. Come i treni inviati a diverse stazioni finali, alcuni saranno deviati per diventare la placenta mentre altri diventeranno l’embrione.
Cellula embrionale autodistruttiva
Il team di scienziati ha analizzato i dati precedentemente pubblicati sull’attività genica di ogni singola cellula da embrioni di 5 giorni e ha scoperto che circa un quarto delle cellule non corrispondeva al profilo di nessuno dei tipi cellulari conosciuti (pre-embrione, pre-placenta eccetera).
Indagando ulteriormente, hanno scoperto che queste cellule contenevano i cosiddetti “giovani elementi trasponibili” o “geni saltatori”. Questi sono elementi canaglia del DNA che possono copiarsi e reinserirsi nel nostro DNA, causando spesso danni nel processo.
La colorazione degli embrioni da parte dei collaboratori del progetto in Spagna ha confermato l’esistenza delle cellule con proteine derivate dai geni che saltano.
Guardando un po’ più avanti nel tempo, il team ha scoperto che i loro discendenti hanno entrambi danni al DNA e subiscono un processo di morte cellulare programmata.
Meccanismo di controllo della qualità
Questo processo, suggeriscono i ricercatori, sembra una forma di controllo di qualità: selezione tra cellule a favore di quelle buone.
La dott.ssa Zsuzsanna Izsva?k, co-autrice senior del Max Delbrück Center ed esperta di DNA mobile, ha dichiarato: “Gli esseri umani, come tutti gli organismi, combattono un gioco infinito di gatto e topo con questi dannosi geni che saltano.
“Mentre cerchiamo di sopprimere questi geni saltellanti con ogni mezzo possibile, molto presto nello sviluppo sono attivi in alcune cellule, probabilmente perché non riusciamo a mettere in atto le nostre difese genetiche abbastanza velocemente”.
Il co-autore principale, il professor Laurence Hurst, del Milner Center for Evolution dell’Università di Bath, ha dichiarato: “Se una cellula è danneggiata dai geni che saltano – o da qualsiasi altro tipo di errore come avere troppo pochi o troppi cromosomi – – allora è meglio che l’embrione rimuova queste cellule e non permetta loro di diventare parte del bambino in via di sviluppo.
“Siamo abituati all’idea che la selezione naturale favorisca un organismo rispetto a un altro. Ciò che stiamo vedendo all’interno degli embrioni sembra anche la sopravvivenza del più adatto, ma questa volta tra cellule quasi identiche. Sembra che abbiamo scoperto una nuova parte del nostro arsenale contro questi componenti genetici dannosi.”
Usare vecchi nemici genetici per combatterne di nuovi
Al contrario, i dati sulle singole cellule hanno mostrato che le cellule chiave che diventeranno l’embrione (la massa cellulare interna o ICM) non contengono geni che saltano ma esprimono invece un gene simile a un virus chiamato virus endogeno umano H. Questo aiuta a sopprimere i giovani saltare i geni nella massa cellulare interna, adattandosi a un modello emergente che usiamo i nostri vecchi nemici genetici per combattere i nostri nuovi.
Gli autori suggeriscono che se il processo di controllo della qualità è troppo sensibile, l’embrione nel suo insieme potrebbe morire. Questo potrebbe spiegare perché alcune mutazioni nel nostro sistema per rilevare danni negli embrioni precoci sono anche associate all’infertilità.
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