Nuovo studio per comprendere l’organizzazione dell’embrione umano nelle prime fasi del suo sviluppo
03.12.2025
Un team di ricerca dell’Università di Torino, in collaborazione con l’Università di Padova, ha ricreato in laboratorio un modello tridimensionale di embrione umano utilizzando cellule staminali. Questo modello permette di osservare da vicino le fasi iniziali dell’organizzazione dell’embrione proprio al momento dell’impianto nell’utero, una fase normalmente impossibile da studiare direttamente.
I risultati dello studio sono stati pubblicati su Nature Cell Biology all’interno della ricerca “A human epiblast model reveals dynamic TGFβ-mediated control of epithelial identity during mammalian epiblast development.”
Nelle prime fasi della formazione di un embrione, le cellule si dispongono in uno strato ordinato formando una piccola cavità interna, una sorta di pallina cava: è lo spazio che diventerà la futura cavità amniotica, all’interno della quale il feto crescerà nei mesi successivi. Il modello consente anche di osservare un secondo passaggio chiave dello sviluppo: quando alcune cellule iniziano a differenziarsi e a migrare, organizzando lo spazio in cui nasceranno i futuri organi.
Poiché i segnali che guidano questi processi nell’embrione umano non sono noti, ricercatrici e ricercatori hanno utilizzato tecniche avanzate di genomica ed editing genetico per identificarli. Il team ha scoperto che un segnale di comunicazione tra cellule, chiamato TGF-beta, coordina le primissime fasi dell’organizzazione cellulare e della formazione della cavità amniotica. Questo avviene grazie a un gene-regolatore chiave, ZNF398, che controlla molti altri geni coinvolti nella costruzione della struttura tridimensionale dell’embrione. Successivamente, entra in gioco un segnale simile, Activin A, che avvia le migrazioni cellulari e i processi di differenziamento necessari per la formazione degli organi. Per confermare queste scoperte, il team ha condotto esperimenti anche su embrioni di topo, mostrando che questi meccanismi sono condivisi tra diverse specie.
Le prime fasi di sviluppo dopo l’impianto sono estremamente delicate e spesso non vanno a buon fine: solo un embrione su tre riesce a impiantarsi e a svilupparsi correttamente. Comprendere i meccanismi che regolano queste fasi potrebbe aiutare a migliorare i tassi di natalità e a ridurre rischi e malformazioni.
«Le primissime fasi dello sviluppo sono quasi impossibili da osservare negli embrioni umani, spiega il professor Graziano Martello dell’Università di Padova, sia per motivi etici che pratici. Il nostro modello 3D riproduce due momenti fondamentali: la formazione della cavità amniotica e la disposizione iniziale delle cellule che daranno origine agli organi».
«Grazie ad analisi genetiche ad alta risoluzione, aggiunge il professor Salvatore Oliviero, responsabile del gruppo dell’Università di Torino, abbiamo identificato i geni attivi in ogni cellula e i regolatori principali di questa delicata fase dello sviluppo. Questi dati ci aiutano a capire come le cellule prendono le prime decisioni della loro identità e permettono anche di individuare somiglianze con i processi che avvengono nei tumori».
Il modello embrionale ottenuto è molto affidabile e facilmente riproducibile, perché ogni sua componente è stata definita con grande precisione. Questo permette di studiare nel dettaglio quali geni e quali segnali sono essenziali nei diversi momenti dello sviluppo.
«Un altro punto di forza – sottolinea il ricercatore Gianluca Amadei dell’Università di Padova – è l’utilizzo di cellule staminali e modelli di specie diverse, che ci aiuta a capire quanto questi meccanismi siano conservati nell’evoluzione, superando i limiti dei tradizionali modelli animali».
Oltre a chiarire i segnali dello sviluppo embrionale, questo tipo di modelli permette anche di capire quali nutrienti sono fondamentali in queste fasi iniziali o quali farmaci potrebbero interferire con esse. Infine, questi studi possono contribuire alla definizione di nuove linee guida etiche e scientifiche per lo studio dello sviluppo embrionale umano precoce.
