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 scienziati da noi scelti per questa narrazione teatrale a due voci, gli studenti ascolteranno come prendendo in prestito le tecniche sviluppate 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 i fibroblasti di un embrione di rana, come si potessero far sviluppare le fibre nervose in vitro e assistere al microscopio a quel processo di solito inaccessibile, perché nascosto dentro al corpo.  La tecnica di coltura della ‘goccia in sospensione’ permise di superare la staticità dei vetrini istologici – che prevedevano il sacrificio del vivente per poterne studiare le microstrutture fisiologiche e cellulari – e di rispondere agli interrogativi, allora senza soluzione, sulla struttura continua o discreta del sistema nervoso animale.

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), il secondo scienziato che tratteremo.  Carrel non intendeva osservare, ma diventare un ingegnere della materia vivente. Praticò per primo la ‘coltura secondaria’ o ‘subcoltivazione’– eliminando il ritorno al corpo per avere nuove cellule – e nel 1912 stabilizzò la prima ‘linea cellulare’ della storia, una coltura permanente di cellule di tessuto connettivo di cuore di pulcino che chiamò ‘cuore immortale’.  A Carrel si deve, oltre all’invenzione di tecniche essenziali, come i primi medium nutrienti o la ‘fiasca di Carrel’ che ostacolava le contaminazioni, uno dei dogmi della biologia del ‘900: «le cellule somatiche in coltura, se nutrite adeguatamente, si moltiplicano in modo indefinito».  Con Carrel, abile costruttore del proprio mito personale, la coltura tissutale diventò parte dell’immaginario dei media e, purtroppo, facile analogia entro le distopie eugeniste contenute nel suo best seller del 1935 ‘L’uomo, questo sconosciuto’.  Come il ricambio del mezzo di coltura 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 dell’infame Carrel, nel 1944, così come la distruzione della sua famosa coltura nel 1946 non cancellarono però le aspettative innescate dalle potenzialità di conoscenza scientifica della ‘vita in vitro’.

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

Negli anni ’20 un altro scienziato, GEORGE OTTO GEY (1899 – 1970), il terzo protagonista del nostro racconto, entrò così in scena. Interessato a sviluppare una linea cellulare ‘immortale’ partendo da tessuti neoplastici umani, Gey apportò altre grandi innovazioni alle tecniche di coltura.  Sua fu l’invenzione del ‘roller drum’, macchina che simula in coltura la circolazione dei fluidi corporei, stimolando la vitalità delle cellule.  La sua tenacia gli permise, dopo quasi trent’anni di lavoro, di stabilizzare nel 1951 una coltura continua di cellule di carcinoma della cervice uterina, partendo da una biopsia prelevata a una giovane paziente afroamericana: Henrietta Lacks.  Le cellule della linea HeLa si dimostrarono così resistenti, così 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’ di una delle campagne di prevenzione più note della storia: quella per la vaccinazione antipolio, condotta tra il 1952 e il 1955 negli USA.

Ma se He-La, sorta di immortalità su scala industriale, avviò l’industria del biotech, segnò anche l’esplosione della biologia delle colture di tessuti. Negli anni ’50, approfittando del perfezionamento dell’asepsi e dell’avvento degli antibiotici, molti biologi affermarono di aver stabilizzato linee cellulari immortali umane, partendo da biopsie tumorali o cellule normali.

Leonard Hayflick nel laboratorio del Wistar Institute attorno al 1961

E questo credeva di aver fatto anche LEONARD HAYFLICK (1928 – …), cui è dedicato l’ultimo episodio della nostra narrazione teatrale. Nel 1959, dopo aver coltivato le cellule dell’amnio della neonata figlia Susan con la recente tecnica della ‘coltura in monostrato’, Leonard cominciò ad sservare grosse trasformazioni cellulari (come l’eteroploidia), cui seguì in modo in apparenza spontaneo l’immortalizzazione della linea, che lui stesso battezzò WISH.  Quelle tipiche alterazioni, si diceva, erano un semplice adattamento all’ambiente in vitro e l’immortalità la conseguenza attesa di una coltivazione efficace.  Ma spettò a lui scoprire che non era così.  Preparandosi, l’anno dopo, a un esperimento di virologia, si accorse che le cellule sane di embrione umano in coltura morivano dopo un numero finito di replicazioni.  Il ‘limite di Hayflick’ (1961) segnò la fine del dogma di Carrel, aprendo la strada alla breve stagione della cancerogenesi spontanea in vitro.  Per Hayflick le alterazioni spontanee annotate in vitro, fino all’immortalità, definivano un modello semplice di come si arrivasse alla malignità in vivo: studiare linee come WISH significava ricapitolare la storia naturale del cancro.  La stupefacente rivelazione da parte di Stanley Gartler, nel 1966, che tutte le linee cellulari umane disponibili erano state contaminate dalle cellule HeLa, cancellò con un colpo di scena quindici anni di osservazioni. E l’intero modello di cancerogenesi di Leonard Hayflick.

Il racconto di ‘Cellule. Tempo. Immortalità’ si chiude spiegando cosa sia stato in realtà il ‘cuore immortale di pollo’ di Alexis Carrel: un esperimento inconsapevole di cancerizzazione di una coltura tramite il virus del sarcoma di Rous, cui Peyton Rous, vicino di laboratorio di Carrel al Rockefeller Institute, stava lavorando dal 1909.