Perché si usano i cani nella sperimentazione

Sono gli animali più affidabili, assieme ai maiali, nella ricerca in campo cardiovascolare e respiratorio

Il 9 Settembre ho avuto il piacere e l'onore di potermi recare a Milano, invitato dalla Fondazione Veronesi ad assistere a un dibattito riguardo il controverso tema dei vaccini e il loro fantomatico ruolo nel causare l'autismo. Per me è stata quindi una buona occasione per conoscere dal vivo sia le persone con cui collaboro che altri blogger. Tra i presenti ho avuto modo di scambiare quattro chiacchiere con Paolo Rossi Castelli, con cui si è parlato di sperimentazione animale e, nel mezzo della discussione, ricordo la sua domanda: "Ma perché si usano i cani nella ricerca biomedica?". Una domanda che sinceramente mi ha spiazzato. Per me la risposta è ovvia: «È il miglior modello possibile per le ricerche in campo respiratorio e cardiovascolare, in quest'ultimo caso assieme al maial)». Eppure, evidentemente, non era scontata per lui, il quale pure di scienza ne mastica ogni giorno. Poi mi sono ricordato della propaganda attivista anti-sperimentazione, degli insulti che costantemente i miei colleghi ricevono e di come ci sia sempre un filo conduttore, qualcosa che ogni fanatico attivista degno di questo nome ha detto a un collega sperimentatore: «Sperimenta su X», dove X può variare tra «i tuoi figli, gli amici, te stesso». Mi sono consumato i polpastrelli a scrivere e le corde vocali a parlare cercando di convincere queste persone che una frase del genere, al netto delle considerazioni etiche, non ha il minimo senso scientifico, e potete ben immaginare come i miei sforzi in questo senso abbiano avuto meno successo di Anelka alla Juventus. Quindi mi sono detto che magari era arrivato il momento di iniziare a parlare del concetto di organismo modello. In sostanza, cerchiamo di rispondere alla domanda: "Perché decidiamo di usare proprio un topo, piuttosto che un moscerino, piuttosto che un elefante, piuttosto che un lievito o uno squalo?". Il reale numero di specie viventi al mondo, attualmente, è un tema abbastanza dibattuto: c'è chi dice tre milioni, chi dice nove, chi dice che dobbiamo ancora scoprirne il 90%. Ma cosa spinge un ricercatore a decidere di usare proprio il lievito Saccharomyces Cerevisiae (per gli amici, il lievito di birra) per concretizzare il suo progetto e non utilizzare un altro lievito o un batterio o un coyote? Esistono tanti fattori in gioco e ogni volta bisogna pesare attentamente ognuno di essi, come una bilancia con tanti piatti che devono essere tutti in equilibrio. Alcuni parametri che influenzano questa scelta li abbiamo già visti parlando della R di Refine, la quale ci guida ad utilizzare animali col più basso sviluppo neurologico possibile per rispondere alle nostre domande sperimentali. Esistono però anche altri fattori, più o meno ovvi, che bisogna tenere in considerazione quando decidiamo di utilizzare un organismo modello. Alcuni di questi sono a favore di organismi modello semplici, altri a favore di organismi modello più evoluti. Facciamo qualche esempio:

Il costo. Il più banale di tutti e, come sempre, il più importante. Se devo scegliere tra una coltura cellulare e uno stabulario di conigli, quale sarà il più economico? Per quanto gli attivisti siano convinti che la sperimentazione animale sia così diffusa per vantaggi economici, posso garantirvi con discreta sicurezza che una coltura di lieviti in un incubatore a 37 gradi preveda costi di mantenimento decisamente più bassi che uno stabulario. I moscerini della frutta (Drosophila Melanogaster) mangiano sicuramente meno dei maiali usati per la ricerca cardiovascolare e il mantenimento della pianta di tabacco sicuramente consumerà meno energia elettrica che quello degli scimpanzé.

La facilità d'uso. Avere a che fare coni topi è una cosa, imparare a somministrare un analgesico a un macaco è un altro discorso. Se un topo mi morde (e ci provano continuamente), mi strapperà un pezzo di guanto. Se mi morde un ratto, mi resterà la cicatrice. Se lavorassi con gli squali, non ne parliamo. Per facilità intendiamo anche rapidità per arrivare ai risultati. Per creare una coltura di batteri Escherichia Coli geneticamente modificata, bastano poche ore di lavoro. Per modificare il genoma di un topo servono mesi.

La velocità di riproduzione e il numero della progenie. Un topo ha una gestazione di tre settimane e genera dai cinque agli otto cuccioli, un batterio in poche ore può colonizzare un'intera piastra di coltura, un umano ci mette nove mesi per mettere al mondo (nella maggioranza dei casi) un solo individuo. Se ho bisogno di studiare gli effetti delle mutazioni genetiche spontanee su una popolazione molto elevata, posso davvero aspettare che ogni nove mesi nasca un nuovo individuo o è meglio mettere a punto una coltura batterica che in una settimana mi dà le risposte che cerco?

Le dimensioni dell'organismo. Avere a che fare con acquari di Danio Rerio (lo zebrafish o pesce zebra) può risultare traumatico per chi ama gli spazi piccoli, per non parlare delle gabbie dei primati non umani, che, a norma, occupano parecchio. Un organismo grande occuperà prima tutto lo spazio del laboratorio, rispetto a uno più piccolo.

La "questione genoma". Intendiamo per genoma l'insieme dei geni di un certo organismo. Sappiamo tutto del genoma del lievito, del topo, dell'uomo e praticamente nulla del genoma del pesce lanterna (quel pesce bruttissimo che vedete nei documentari sugli abissi oceanici). Se ho bisogno di capire a cosa serve un gene, devo modificarlo e/o eliminarlo e vederne gli effetti e di certo questo lavoro sarà più semplice da fare sull'organismo che conosco, perché, pur ammettendo che riesca a mettere le mani su un pesce lanterna, sinceramente non saprei neanche da dove cominciare a studiarlo. Spesso sentite dire dai pro-test che «uomo e topo condividono il 99% del genoma». Falso. O meglio, ingannevole. La verità è che all'interno del genoma del topo il 99% dei geni hanno un omologo con un gene umano. Cosa significa? Significa che se nel topo esiste un gene, con una determinata funzione, nell'uomo ci sarà un gene, molto simile a quello del topo, che farà la stessa funzione. E nelle scimmie? Anche! Ma nelle scimmie quel gene non solo farà la stessa funzione ma sarà anche molto più simile a quello dell'uomo. E allora topo o scimmia? Dipende: se non ho bisogno di geni identici nella loro struttura ma simili nelle loro funzioni, non avrò bisogno delle scimmie e potrò fermarmi ai topi mentre se ho bisogno di lavorare esattamente con quella sequenza, dovrò lavorare con le scimmie. Resta il fatto che più andiamo indietro nella scala filogenetica, cioè più andiamo indietro nell'evoluzione, verso organismi via via più semplici e che più anticamente si sono "staccati" da noi, più saranno evidenti queste differenze genetiche e meno questi organismi potranno aiutarci a rispondere alle nostre domande sperimentali.

La "questione funzionale". È una questione apparentemente complessa, ma banale se spiegata con degli esempi. Supponiamo che stia studiando la fotosintesi clorofilliana: ha senso che usi un moscerino o un pettirosso per farlo? No. Dovrò studiarla su una pianta, come ad esempio Arabidopsis Thaliana, la più famosa tra le piante organismi modello. Altra questione è domandarmi: "Qual è la domanda scientifica a cui devo rispondere?". Se devo rispondere a domande riguardo questioni "basilari" della biologia (ciclo cellulare, morte cellulare, divisione cellulare, propagazione di un gene, eccetera), posso benissimo utilizzare organismi semplici, come i moscerini, il verme Caenorhabditis Elegans o il fungoNeurospora Crassa. Ma se il mio problema è più complesso e ho bisogno di riprodurre i sintomi di una malattia per poterla studiare e, eventualmente, cercare nuove cure, una coltura batterica potrà risultarmi ben poco utile per riprodurre un processo di demielinizzazione così come una pianta di tabacco difficilmente sarà soggetta a crisi aritmiche. Inoltre bisogna conoscere ogni organismo modello a fondo, dal momento che ognuno di loro ha i suoi vantaggi. Il maiale ha un sistema cardiocircolatorio molto simile all'uomo (al punto da essere stato usato come sorgente di valvole cardiache per la cardiochirurgia) e sarebbe sprecato utilizzarlo per studi neurologici. Il pesce zebra produce embrioni visibili e facili da usare e, per questo, è stato un ottimo modello di embriologia e di certo non mi sarebbe utile per studiare la memoria spaziale.

Riassumendo e concludendo: un organismo modello deve essere economico, piccolo, facile da usare, si deve riprodurre rapidamente, deve generare molta progenie, deve essere conosciuto sia nel genotipo (il suo genoma) che nel fenotipo (cioè, da un punto di vista funzionale). Ora analizziamo la classica frase-insulto di un attivista anti-sperimentazione: «Sperimenta su X», dove X può variare tra «i tuoi figli, gli amici, te stesso». Al netto di ovvie considerazioni etiche e considerando gestazioni larghe e poco produttive, costi di mantenimento incalcolabili, estrema "difficoltà d'uso" e dimensioni considerevoli, non trovate anche voi che Homo Sapiens Sapiens sia un pessimo, pessimo, pessimo organismo modello?

Francesco Mannara
@f_mannara