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

Questa lettura scenica a due voci, elaborata a partire dal libro “Culturing Life” di Hannah Landecker e da fonti primarie tutte in lingua inglese ”CELLULE. TEMPO. IMMORTALITÀ.” fornisce una sintesi unica in lingua italiana per comprendere l’origine del concetto di ‘vita fuori dal corpo’ e le sue conseguenze per la biologica e citologia dei primi sei decenni del ‘900 (si arriva fino al DNA ricombinante escluso).  Il tutto mostrando il ruolo del progredire delle tecniche di laboratorio nell’ispirare nuovi percorsi e nuove teorie nelle scienze della vita.

Il nostro racconto teatrale originale, che vive dell’incalzante alternarsi delle voci dei due attori e di una certa suspence, attraversa in modo talvolta ironico la biografia di quattro biologi del ‘900.

L’inappuntabile Ross Granville Harrison di fronte al microscopio

Nel 1907 ROSS HARRISON (1870 – 1959) prese a prestito i metodi di laboratorio nati per le colture batteriche sfatando la convinzione che il percorso dell’evoluzione non consentisse alle cellule degli organismi complessi di vivere autonomamente in un ambiente separato.   Isolando neuroblasti di girino in una ‘goccia sospesa’ di linfa di rana, documentò lo sviluppo in vitro della fibra nervose, assistendo al microscopio a un processo fisiologico in divenire e di norma inaccessibile.  Il procedimento 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.   Di certo però Harrison non previde che i biologi si sarebbero trovati d’accordo sul dogma proclamato nel 1912 dal chirurgo e Premio Nobel ALEXIS CARREL(1873 – 1944) «le cellule somatiche in vitro, se nutrite bene, si dividono spontaneamente in modo indefinito».

Carrel non intendeva ‘osservare’, come si era limitato a fare Harrison, ma diventare un ingegnere della materia vivente.  Praticò per primo la ‘subcoltivazione’ a partire dalla coltura primaria ottenuta dal tessuto (pensate all’abilità che gli ci volle per prelevare le cellule vitali dalla sua goccia sospesa e trasferirle in una nuova goccia di plasma …) eliminando la necessità di tornare al corpo animale per avere nuove cellule.  Non solo, ma a lui si deve, oltre al primo medium nutritivo per le cellule (il famoso ‘succo di embrione’), anche l’invenzione di un nuovo strumento per ospitare le colture: la ‘fiasca di Carrell’, una tozza bottiglia di forma cilindrica dal lungo collo obliquo dove il tessuto veniva fissato prima di essere ricoperto col medium di coltura.  In un ambiente realmente isolato e facile da manipolare dall’esterno.

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

Il suo annuncio del 1912 di avere creato  la prima linea cellulare immortale (il famoso ‘cuore immortale di pollo’ ossia una coltura permanente di fibroblasti cardiaci di pulcino) fu amplificato dalla stampa, rese le colture tissutali parte dell’immaginario mediatico e spinse i ricercatori ad emularlo.  Anche se ben pochi dovettero condividere le distopie eugeniste contenute nel suo best seller del 1935 ‘L’uomo, questo sconosciuto’, in cui Alexis si spinse a postulare che, come il ricambio del medium in vitro eliminava le scorie prodotte dal metabolismo cellulare, annullando, la capacità della cellula di registrare il tempo, così l’eliminazione fisica dei ‘contaminanti sociali’: sovversivi, ebrei, omosessuali e portatori di sindromi genetiche, avrebbe purificato il tessuto sociale occidentale.

La posta in gioco per chi decideva di spingersi sul terreno delle colture era alta: con le linee cellulari un citologo o un patologo avrebbero osservato in tempo reale i processi vitali più segreti.  La nascente cine-microscopia era pronta a fissare su pellicola gli eventi cellulari: ogni anomalia sarebbe stata riconosciuta, spiegando la causa di tante malattie.  Cancro incluso.   Tuttavia, nonostante le speranze, i successi languirono.  Venivano migliorati i medium nutritivi, le apparecchiature, le procedure di laboratorio, ma invano.  Unica eccezione a un panorama di colture defunte e ricercatori sconsolati fu l’isolamento, da parte di Wilton Earle, della linea cellulare L, derivata da un tumore di ratto (1943).

(ca 1940- 1950) George Gey con la moglie Margaret Koubelka : amore e colture per una vita intera !

Anche  GEORGE OTTO GEY (1899 – 1970)  aveva apportato notevoli innovazioni alle tecniche di coltura, promuovendo ad esempio l’uso di ‘test tubes’ per ospitare le colture e ideando il cd. ‘roller drum’, una macchina che mette quelle stesse provette in rotazione simulando quella circolazione dei fluidi corporei che stimola la vitalità cellulare.  Eppure gli ci vollero trent’anni di lavoro prima di stabilizzare, lui che voleva cercare una cura contro il cancro, una linea cellulare ‘immortale’ umana partendo da tessuti neoplastici.  La linea HeLa, ottenuta da una biopsia prelevata alla giovane paziente afroamericana Henrietta Lacks, si dimostrò talmente resistente e talmente facile da distribuire, da diventare in pochi anni lo standard per la citologia sperimentale mondiale (e lo è tuttora !).  Largamente impiegata, tra l’altro, per i ‘test di neutralizzazione’ con cui negli USA si provò l’efficacia del vaccino antipolio di Salk, tra il 1952 e il 1955.

Fu come se si fosse accesa la luce: durante gli anni ’50 gli scienziati battezzarono linee cellulari umane a decine.  Antibiotici e cappe di aspirazione l’avevano avuta vinta: l’immortalità in vitro, si disse, era la conseguenza spontanea di coltivazioni finalmente ottimali.  Alexis Carrell aveva visto giusto  E’ vero che il numero di cromosomi nelle cellule delle popolazioni ‘immortali’ ottenute subcoltivando cellule sane era sempre aberrante, ma la mole di pubblicazioni citologiche che uscivano a getto continuo grazie a quelle linee non permetteva dubbi.  La circostanza fu derubricata a mero ‘adattamento’ alla vita in vitro.

LEONARD HAYFLICK, (1928 – …) un biologo del Wistar Institute di Philadelphia, voleva invece ottenere una linea immortale di cellule somatiche umane che restassero diploidi.  Ma per quanto bravo, non ci riusciva.  Toccò a lui capire che, semplicemente, questo non era possibile. 

Esaminando con cura i suoi quaderni di laboratorio, vide che le colture in cui l’attività di divisione cellulare cessava erano, senza eccezione, le più vecchie.  Grazie al fatto che la nuova tecnica del ‘monostrato’ (la biopsia primaria viene subito tripsinizzata e le cellule isolate seminate, in modo da ottenere sul pavimento della fiasca un film a due dimensioni) permetteva di contare le mitosi, Leonard verificò che le cellule del tessuto polmonare fetale che utilizzava morivano dopo un numero ben preciso di replicazioni.  Esisteva – scrisse – un orologio interno alla cellula somatica che poneva un limite al rinnovamento del processo di mitosi.  Il suo ‘limite di Hayflick’ (1961) infranse il dogma di Carrel e Leonard ne dedusse che, se le cellule normali erano mortali, l’immortalità doveva essere considerata come una proprietà fino ad allora sconosciuta delle cellule tumorali.

Leonard Hayflick nel laboratorio del Wistar Institute attorno al 1961

Questa corretta osservazione, portò Leonard all’ipotesi più ardita mai partorita dai ‘coltivatori di cellule’ : quei processi spontanei che in così tanti laboratori avevano portato a nuove linee immortali, fatte di cellule eteroploidi, erano processi di cancerogenesi !  Le cellule di quelle linee non erano affatto ‘eccentriche’, ma cancerose !  Forse erano dei virus nascosti nel DNA sano a indurre quelle trasformazioni e una cancerogenesi spontanea in vitro, il fenomeno scoperto per caso dai citologi, poteva essere la prova dell’origine ‘tutta virale’ del cancro.

La rivelazione, fatta dal biologo molecolare Stanley Gartler nel 1966, che le 18 linee cellulari umane raccolte dalla prestigiosa American Culture Collection erano il risultato di contaminazioni con cellule HeLa, cancellò però il sogno di Leonard.  Ottenere cellule trasformate in vitro non vuol dire avere in mano cellule maligne in vivo La malignità in vivo è sì una capacità acquisita dalle cellule che ha segni distintivi, ma non è statica.  Evolve per gradi grazie alla selezione darwiniana delle cellule stesse nel dialogo biochimico che avviene senza sosta  tra neoplasia e organismo ospite .  Mentre l’immortalità in vitro quasi mai si dà in modo spontaneo, essendo essenzialmente un prodotto della tecnica biologica e il risultato di azioni volontarie del ricercatore.   Oggi esistono infatti veri e propri kit per immortalizzare le cellule; come qualcuno tra il pubblico del nostro racconto scoprirà presto, nei sui percorsi da studente in biomedicina.  Con la differenza che dopo averci ascoltati saprà, a differenza di tanti compagni di studio che incontrerà, quale storia ci sia dietro.