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CELLULE. TEMPO. IMMORTALITA’. – Quattro storie di colture (2018)

“Cellule. Tempo. Immortalità.” è una narrazione a due voci pensata come un viaggio nella biologia cellulare del ‘900 prendendo in considerazione il concetto di ‘vita fuori dal corpo’ nel modo in cui esso ha accompagnato gli sviluppi della tecnica della ‘coltura tissutale’.   In particolare, l’accento è posto sul dogma epistemologico, oggi ormai dimenticato (ma non per questo meno importante), della ‘immortalità’ delle cellule somatiche in vitro e sulle sue conseguenze.

L’inappuntabile Ross Granville Harrison di fronte al microscopio

Incontrando ROSS GRANVILLE HARRISON (1870 – 1959), il primo dei quattro ricercatori scelti per questa narrazione teatrale a due voci, gli studenti ascolteranno come prendendo in prestito i metodi laboratorio sviluppati nel tardo ’800 per le colture batteriche fu sfatata la convinzione che il percorso dell’evoluzione non consentisse alle cellule degli organismi complessi di vivere autonomamente in un ambiente separato.  In un famoso esperimento del 1907, Harrison mostrò, lavorando con neuroblasti di girino, come far sviluppare le fibre nervose in vitro e assistere al microscopio a un processo di norma nascosto dentro al corpo e, quindi, inaccessibile.  Il procedimento della ‘goccia in sospensione’ permise di superare la staticità dei vetrini istologici – che prevedevano il sacrificio del vivente per poter studiare le microstrutture fisiologiche e cellulari – e di rispondere alla vexata questio se la struttura del sistema nervoso animale fosse continua o discreta.

Alexis Carrel, un vero dandy in uno dei suoi camici da chirurgo da lui disegnati appositamente

Questa inedita sintonia tra scienza biologica e vita dei tessuti nel tempo, stimolò la creatività di ALEXIS CARREL (1873 – 1944), la seconda figura che tratteremo.  Carrel non intendeva osservare, ma diventare un ingegnere della materia vivente. Praticò per primo la ‘subcoltivazione’– eliminando il ritorno al corpo per avere nuove cellule – e nel 1912 stabilizzò la prima ‘linea cellulare’ della storia, una coltura permanente di tessuto connettivo cardiaco di pulcino che egli chiamò ‘cuore immortale’A Carrel si deve, oltre all’invenzione dei primi medium per nutrire le cellule o della cd. ‘fiasca di Carrel’ (che ostacolava le contaminazioni), uno dei dogmi della biologia cellulare del ‘900: «le cellule somatiche in vitro, se nutrite adeguatamente, si moltiplicano in modo indefinito».  Con Carrel, abile costruttore del proprio mito personale, la coltura tissutale diventò parte dell’immaginario mediatico e, purtroppo, facile analogia entro le distopie eugeniste contenute nel suo best seller del 1935 ‘L’uomo, questo sconosciuto’.  Come il ricambio del medium in vitro eliminava le scorie prodotte dal metabolismo cellulare e annullava la capacità della cellula di registrare il tempo, così, secondo Carrel, l’eliminazione fisica dei ‘contaminanti sociali’: sovversivi, ebrei, neri, omosessuali e portatori di sindromi genetiche avrebbe purificato la civiltà occidentale.

La morte, nel 1944, dell’infame Carrel e la distruzione del ‘cuore immortale di pollo’, avvenuta due anni dopo, non cancellarono però le aspettative innescate dalle potenzialità conoscitive di questa forma di ‘vita artificiale’.

George Gey e la mitica moglie e collaboratrice Margaret Koubelka (ca 1940- 1950)

Negli anni ’20 un altro scienziato, GEORGE OTTO GEY (1899 – 1970), il terzo protagonista del nostro racconto, entrava dunque in scena. Interessato a sviluppare una linea cellulare ‘immortale’ partendo da tessuti neoplastici umani, Gey apportò altre notevoli innovazioni alle tecniche di coltivazione tissutale.  Sua fu l’invenzione del ‘roller drum’, macchina che simula in coltura la circolazione dei fluidi corporei e stimola la vitalità delle cellule.  La sua tenacia gli permise, dopo quasi trent’anni di lavoro, di stabilizzare nel 1951 una linea continua di cellule di carcinoma della cervice uterina, partendo da una biopsia prelevata a una giovane paziente afroamericana: Henrietta Lacks.  Le cellule HeLa si dimostrarono talmente resistenti, talmente facili da produrre e distribuire, da diventare in pochi anni lo standard per la citologia sperimentale mondiale; largamente impiegate, tra l’altro, per i ‘test di neutralizzazione’ della campagna di prevenzione con il primo vaccino antipolio di Jonas Salk, condotta negli USA tra il 1952 e il 1955.

Ma se He-La, sorta di immortalità su scala industriale, avviò l’industria del biotech, segnò anche l’esplosione della biologia delle colture tissutali. Negli anni ’50, grazie all’asepsi e agli antibiotici, molti biologi dissero di aver stabilizzato linee cellulari immortali umane, partendo da biopsie tumorali o da cellule somatiche normali.

Leonard Hayflick nel laboratorio del Wistar Institute attorno al 1961

Cosa che credeva anche LEONARD HAYFLICK (1928 – …),  cui è dedicato l’ultimo episodio della nostra narrazione. Nel 1959, dopo aver coltivato le cellule dell’amnio della neonata figlia Susan col metodo recente, del ‘monostrato’, Leonard vide prodursi severe alterazioni morfologiche cui seguì l’immortalizzazione della nuova linea, che lui battezzò WISH.  Alterazioni simili, si diceva allora, erano l’effetto di un adattamento delle cellule all’ambiente artificiale.  L’immortalità era la conseguenza certa di un buon coltivare.

Di certo Leonard non immaginava che sarebbe stato proprio lui a scoprire che non era vero, allorchè calcolando il numero di mitosi in popolazioni di cellule fetali umane coltivate in vitro , si accorse che morivano dopo un dato numero di replicazioni.  Il ‘limite di Hayflick’ (1961) infranse il dogma di Carrel, aprendo la strada alla curiosa e beffarda stagione della cancerogenesi spontanea in vitro.  

Per Hayflick le anomalie distintive mostrate dalle cellule delle linee immortali stabilizzate fino a quel momento, le identificavano senza dubbio come autentiche cellule maligne.  Cancerizzate spontaneamente in vitro a partire da cellule ‘normali’.  Un fenomeno che avrebbe dovuto indirizzare la ricerca sul cancro a identificare quei componenti nascosti nel genoma degli organismi – e a quel tempo gli indiziati erano ignoti virus latenti – che in modo autonomo e indipendente entravano in azione, portando alla trasformazione maligna delle cellule.

La rivelazione fatta da Stanley Gartler, nel 1966, che le linee cellulari umane allora disponibili erano state tutte contaminate da HeLa, cancellò le ambizioni di Leonard e quindici anni di risultati ottenuti dai coltivatori di cellule con le loro presunte linee immortali. ‘Cellule. Tempo. Immortalità’ si chiude spiegando cosa fosse il ‘cuore immortale di pollo’ di Carrel: l’esito di una contaminazione col virus del sarcoma di Rous, cui Peyton Rous, vicino di laboratorio al Rockefeller Institute, stava lavorando dal 1909.