La gravidanza di Cara Gormally è stata oscurata dal dolore. Come donna queer che vuole avere un bambino, la professoressa di biologia aveva pensato che trovare un donatore di sperma sarebbe stato l’unico ostacolo che lei e il suo compagno avrebbero dovuto affrontare. Ma grazie alle capacità organizzative di Gormally e al suo amore per le liste, la coppia ha trovato un donatore con relativa facilità.

Poi, Gormally ha lottato per concepire. Ogni mese portava nuove delusioni e perdite.

“Gran parte del processo dipendeva dal caso casuale e straziante”, dice. Le montagne russe emotive e finanziarie erano estenuanti.

Ma non era la parte più difficile. La coppia aveva accettato il fatto che, per quanto volessero un bambino, il loro figlio non sarebbe stato biologicamente imparentato con il coniuge di Gormally.

“Mi addolorava che il nostro bambino non sarebbe stato geneticamente imparentato con entrambi”, dice Gormally. “Ma ora, una nuova serie di tecnologie ha il potenziale per cambiare ciò che è possibile – permettendo ai partner dello stesso sesso di avere figli che condividono il loro materiale genetico, proprio come le coppie etero.

Inconcepibile

Nei mammiferi, praticamente ogni cellula del corpo porta due serie di materiale genetico. Una serie viene dalla mamma e l’altra dal papà. Gli ovuli e gli spermatozoi sono le uniche eccezioni: hanno un solo set. Poi, quando uno spermatozoo feconda un uovo, quei due set si combinano, ripristinando il solito numero di due set per cellula.

Gormalmente e altri partner dello stesso sesso sono attualmente esclusi dai loro sogni da un fenomeno chiamato imprinting genomico. Utilizza un tag distinto da ogni genitore per marcare il DNA che i mammiferi trasmettono alla loro prole. Il processo assicura che, per una piccola percentuale di geni, esprimiamo solo la copia di materiale genetico fornita da nostra madre o da nostro padre. Quando questo processo di imprinting va storto, i bambini possono ritrovarsi con regioni genetiche inattive che causano aborti, difetti di sviluppo e cancro.

Durante questo imprinting genomico, la collezione distinta di tag della mamma tipicamente spegne alcuni geni, in modo che solo la copia di papà sia espressa. E papà impartisce i suoi marchi che lasciano solo la copia materna accesa. (La maggior parte delle impronte mette a tacere l’espressione genica, ma alcune la attivano.) Questo è un problema per le coppie dello stesso sesso che vogliono avere un bambino. Se entrambi i set di geni di una prole provengono dal DNA materno, per esempio, allora entrambe le copie dei geni impressi saranno spente. Quindi, l’embrione non può fare nessuno dei prodotti dei geni.

“Non otteniamo il set completo di prodotti di cui abbiamo bisogno per un corretto sviluppo a meno che non abbiamo sia un contributo materno che paterno in un uovo fecondato”, dice Marisa Bartolomei, una genetista dell’Università della Pennsylvania a Philadelphia, che ha scoperto uno dei primi geni imprinted nei topi.

Gli scienziati hanno scoperto l’imprinting genomico nei mammiferi circa 30 anni fa. Durante gli esperimenti della metà degli anni ’80, i ricercatori hanno rimosso i contributi genetici materni o paterni dalle uova di topo appena fecondate. Poi, hanno trasferito un secondo set di geni da un altro topo per creare embrioni con due set di materiale genetico femminile o due set di materiale genetico maschile. Un topo surrogato è stato in grado di gestire gli embrioni, ma nessuno è sopravvissuto. La scoperta ha mostrato che lo sviluppo normale richiede materiale genetico sia dal padre che dalla madre. Più di questo, i risultati hanno rivelato che il materiale genetico materno e paterno differiscono l’uno dall’altro in modi significativi.

In seguito gli esperimenti hanno rivelato che i topi si sono sviluppati in modo diverso a seconda che ricevessero entrambe le copie di certe regioni del DNA da un genitore (piuttosto che una copia da ciascun genitore).

I topi con code a forma di forcina erano esempi eloquenti. Quando i ricercatori hanno eliminato la regione del gene responsabile della coda a forcina dal genoma della madre, gli embrioni dei topi sono diventati grandi e sono morti a metà della gestazione. Al contrario, l’eliminazione della stessa regione dal genoma paterno non ha avuto alcun effetto sulla crescita o lo sviluppo dei roditori.

Nei tre decenni successivi, i ricercatori hanno trovato più geni impressi (si sospetta che ci siano tra 100 e 200 geni di questo tipo) e i tag molecolari che li mettono a tacere. Gli scienziati hanno anche fatto passi avanti collegando i difetti di imprinting ai disturbi dello sviluppo negli esseri umani. Ma da sempre i ricercatori sanno che l’imprinting impedisce ai genitori dello stesso sesso di avere figli.

Editing Out Impossibility

Nell’ottobre 2018, i ricercatori hanno superato questa impossibilità nei topi. Cancellando le regioni impresse, Wei Li e un team dell’Accademia cinese delle scienze di Pechino hanno prodotto topi sani da due mamme. I ricercatori hanno anche creato per la prima volta cuccioli di topo da due papà. Tuttavia, la prole è morta pochi giorni dopo la nascita.

Nonostante la perdita, Li è ottimista. “Questa ricerca ci mostra cosa è possibile”, dice.

Per superare la barriera dell’imprinting, Li e i suoi colleghi ricercatori si sono rivolti a CRISPR, una tecnica di gene-editing che ha reso l’alterazione dei genomi più facile che mai. Hanno usato lo strumento per cancellare regioni di geni da cellule staminali embrionali di madri di topi. I ricercatori hanno poi iniettato queste cellule staminali modificate nell’uovo di un topo femmina e poi hanno usato un terzo topo femmina surrogato per portare a termine il feto.

Il team aveva già visto un certo successo due anni prima, quando hanno creato cuccioli di topo con due madri genetiche cancellando due regioni impresse. Anche se questi topi bimaterni sono cresciuti fino all’età adulta e hanno prodotto cuccioli propri, hanno sviluppato difetti di crescita. In media, i topi bimaterni erano il 20 per cento più leggeri delle loro controparti etero-genitoriali. Nel loro ultimo studio, Li e il suo team hanno anche eliminato una terza regione dai geni delle madri, che ha ripristinato la crescita degli animali alla normalità.

Ma gli scienziati hanno dovuto superare qualche altro ostacolo per generare topi con due padri genetici. Hanno scoperto, attraverso un processo di prove ed errori, che avevano bisogno di rimuovere il doppio delle regioni impresse nei topi biparentali rispetto ai topi bimaterni. In totale, il team ha eliminato sette regioni impresse per creare con successo topi da due padri.

Ancora, i numeri non erano a loro favore. Solo il due e mezzo per cento degli embrioni è arrivato a termine e meno della metà dell’uno per cento ha vissuto per due giorni. Nessuno ha raggiunto l’età adulta.

“I topi bipaterni prodotti non sono vitali, il che implica che sono necessari più ostacoli da attraversare per sostenere la loro sopravvivenza postnatale, se possibile”, dice Li. “Il tasso di natalità inferiore, d’altra parte, implica l’esistenza di una barriera sconosciuta che ostacola lo sviluppo degli embrioni bipaterni”.

Al contrario, i topi bimaterni sono andati molto meglio. Questi topi sono cresciuti fino all’età adulta e sono stati abbastanza sani da avere cuccioli propri accoppiandosi con topi maschi tipici. Si sono anche comportati come i topi di controllo. Per quanto i ricercatori hanno potuto dire, i topi bimaterni appaiono sani e normali come qualsiasi altro topo di laboratorio.

“Non significa che siano normali in ogni aspetto”, avverte Li. “Non si possono studiare tutti gli aspetti in condizioni sperimentali ristrette con un numero limitato di animali.”

Nonostante il successo dei ricercatori, Li dice che la tecnica non è pronta per l’uso negli esseri umani. “Non è mai troppo sottolineare i rischi e l’importanza della sicurezza prima di qualsiasi esperimento umano”, dice, in particolare per quanto riguarda la prole bipaterna, che attualmente “è gravemente anormale e non può sopravvivere fino all’età adulta.”

La prole bimaterna è più promettente. Il team sta ora lavorando per tradurre i loro risultati alle scimmie. E questo lavoro potrebbe portare l’impossibile un passo più vicino alla fattibilità per gli esseri umani.

Ricreare il potenziale

La ricerca di Li è incoraggiante ma è molto lontana dall’aiutare Gormally e sua moglie. Tuttavia, non è anche l’unica possibilità per le coppie dello stesso sesso. Un’altra nuova tecnologia chiamata gametogenesi in vitro, o IVG, può essere un potenziale percorso alternativo per le coppie dello stesso sesso per avere i propri figli.

Gli scienziati usano la tecnica per creare uova e sperma da altre cellule del corpo. Per farlo, i biologi prima riprogrammano le cellule adulte della pelle per farle diventare cellule staminali. Poi, stimolano le cellule staminali derivate dalla pelle a svilupparsi in uova o sperma.

Ricercatori giapponesi hanno ora perfezionato la tecnica nei topi. E in un lavoro innovativo, Katsuhiko Hayashi e Mitinori Saitou e il loro team hanno generato uova funzionali dalle cellule della coda dei topi.

I ricercatori hanno poi fecondato le uova con lo sperma di topi maschi e impiantato gli embrioni in madri surrogate. La prole è cresciuta sana e fertile. In linea di principio, questo approccio potrebbe consentire alle cellule della pelle di una donna di essere ingegnerizzate in sperma e utilizzate per fecondare l’uovo del suo partner.

IVG potrebbe trasformare la capacità delle coppie omosessuali di avere figli propri. “Se fosse stato possibile all’epoca, avremmo sicuramente cercato di farlo”, dice Gormally, che ora è un genitore orgoglioso di un bambino grazie al donatore di sperma suo e dei suoi coniugi. “