Le cellule generate dalla prima divisione dell’uovo fecondato contribuiscono in modo asimmetrico agli organi e ai tessuti del corpo.
Le due cellule che compongono un embrione umano in prima giornata possono sembrare identiche a prima vista. Ma un nuovo studio mostra che la maggior parte del corpo umano si forma solo da una di queste cellule, una scoperta che potrebbe aiutare ad aumentare il tasso di successo delle procedure di fecondazione in vitro (IVF).
Il lavoro mostra che la prima divisione di un uovo fecondato indirizza le cellule risultanti verso destini diversi, aprendo la strada per la complessità del feto completamente sviluppato. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Cell.
Cosa avviene nei primi stadi di sviluppo
La formazione dello zigote, la prima cellula che si forma dell’embrione, avviene grazie all’unione del DNA dello spermatozoo (23 cromosomi) con quello dell’ovocita (23 cromosomi). L’unione dei due pronuclei, con il conseguente mescolamento dei cromosomi materni e paterni, sancisce la fecondazione e la formazione dello zigote, una cellula con 46 cromosomi che contiene l’informazione genetica completa per formare un nuovo individuo.
Lo zigote così formato va in contro alla prima divisione cellulare, dando origine ad un embrione a 2 cellule; si passa poi da 2 a 4 cellule, da 4 a 8 cellule, da 8 a 16 cellule e così via…
Nel passaggio da 8 a 16 cellule, l’embrione inizia un processo detto di compattazione. Le cellule (chiamate blastomeri) si schiacciano le une sulle altre formando una massa cellulare compatta, che massimizza i contatti tra una cellula e le circostanti. A questo stadio l’embrione si trova al 4° giorno del suo sviluppo e viene chiamato morula. La morula continua ad aumentare esponenzialmente il numero delle sue cellule; quando l’embrione è ormai costituito da un centinaio di cellule si inizia a formare una cavità, detta blastocele, che si espande progressivamente. Questa fase, definita di cavitazione, si conclude con la formazione della blastocisti, quando l’embrione ha circa 180 cellule.
Verso la fine del 5° giorno di sviluppo, la blastocisti, ormai completamente espansa, rompe la zona pellucida che ancora la circonda e abbandona il suo involucro protettivo. È pronta ad impiantarsi nell’endometrio.
Origini dell’asimmetria
I ricercatori hanno a lungo pensato che tutte le cellule negli zigoti dei mammiferi siano identiche e non inizino a specializzarsi fino a stadi più avanzati dello sviluppo.
Ma già nel 2001, la biologa Magdalena Zernicka-Goetz, ora al California Institute for Technology di Pasadena, aveva co-pubblicato su Nature un articolo che rivelava che le prime due cellule in un embrione di topo sono diverse. Una delle due cellule si divide in cellule progenitrici che vanno a costituire principalmente il feto del topo, mentre i discendenti dell’altra cellula formano il sacco vitellino.
Zernicka-Goetz desiderava da tempo sapere se lo stesso fosse vero negli esseri umani. «Il mio sogno era capire come le cellule definiscono il loro destino e come inizia ad evolversi la complessità della vita», dice. Ma questo si è rivelato difficile da studiare: gli embrioni donati dalle cliniche di fertilità contengono tipicamente dozzine di cellule.
Lo studio
Zernicka-Goetz ha trovato una clinica di IVF che ha fornito al suo laboratorio 54 uova fecondate che non avevano ancora completato la loro prima divisione, che produce due cellule chiamate blastomeri. I ricercatori hanno permesso alle uova fecondate di dividersi in laboratorio e hanno etichettato uno dei blastomeri risultanti con una proteina fluorescente. Ciò ha permesso loro di tracciare i discendenti di ciascun blastomero mentre l’embrione si sviluppava.
Gli embrioni sono cresciuti in coltura per quattro o cinque giorni, fino a quando non hanno iniziato a formare strutture distinte. L’analisi ha mostrato che la maggior parte delle cellule nella struttura che sarebbe divenuta feto proveniva dal blastomero che si divideva più velocemente. La progenie del blastomero che si divideva più lentamente tendeva a trasformarsi nel sacco vitellino.
Sviluppi futuri
Non è ancora chiaro cosa causi l’asimmetria. Nei topi il luogo in cui lo spermatozoo entra nell’uovo influenza poi come l’uovo si divide e altri fattori, come la struttura dei cromosomi nella cellula uovo, potrebbero anche influenzare l’equilibrio.
Sapere quali cellule sono più propense a formare il feto potrebbe consentire alle cliniche di fertilità di filtrare meglio gli embrioni per trovare quelli che possono portare con maggiore probabilità a gravidanze e aumentare così il tasso di successo delle procedure di fecondazione in vitro.
- Fonti:
Federica Avagliano 
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