dal SchwartzReport del 16 marzo 2010

Traduzione a cura di Erica Dellago e Clea Nardi

Questo è un altro aspetto del percorso che andrà a trasformare la medicina.

GREG LESTER – Wistar Institute
(leggi l’articolo originale)

Una ricerca iniziata con osservazioni casuali da oltre un decennio, ha ora stabilito una pietra miliare: l’identificazione di un gene che potrebbe regolare la rigenerazione nei mammiferi.

L’assenza di questo singolo gene, chiamato p21, conferisce ai topi un potenziale di guarigione che da tempo si era ritenuto scomparso con l’evoluzione, e riservato a creature quali bachi, spugne, e alcune specie di salamandre. In un rapporto pubblicato oggi nelle “Proceedings of the National Academy of Sciences”, i ricercatori del Wistar Institute hanno dimostrato che i topi privi del gene p21 acquistano la capacità di rigenerare i tessuti persi o danneggiati.

Diversamente dai mammiferi tipici, che guariscono le ferite formando una cicatrice, questi topi iniziano a formare un blastoma, una struttura associata a una rapida crescita cellulare e di de-differenziazione, come osservato negli anfibi. Secondo i ricercatori del Wistar, la perdita del p21 induce le cellule di questi topi a comportarsi più come cellule staminali embrionali che come cellule di mammifero adulto, e le loro scoperte forniscono evidenze solide del legame tra rigenerazione dei tessuti e controllo della divisione cellulare.

“Proprio come un tritone [un tipo di salamandra, n.d.T.] che ha perso un arto, questi topi andranno a sostituire il tessuto mancante o danneggiato con tessuto sano privo di cicatrici”, ha detto lo scienziato a capo del progetto Ellen Heber-Katz, Ph.D., Professore del Programma di Oncogenesi Molecolare e Cellulare al Wistar. “Mentre stiamo appena cominciando a comprendere le implicazioni di queste scoperte, forse un giorno saremo in grado di accelerare la guarigione negli esseri umani rendendo temporaneamente inattivo il gene p21″.

Heber-Katz e i suoi colleghi hanno usato un topo col p21 disattivato per aiutare a risolvere un mistero incontrato per la prima volta nel 1996, riguardante un’altra famiglia di topi del suo laboratorio. Ai topi MRL, sottoposti a un esperimento di autoimmunità, erano stati praticati fori nelle orecchie per creare un noto marcatore standard di identificazione. Dopo alcune settimane, i ricercatori hanno scoperto che i fori nei lobi si erano richiusi senza lasciare segni. L’esperimento originale, rovinato, ha lasciato i ricercatori con una nuova domanda: il topo MRL era una finestra sulla rigenerazione dei mammiferi?

La scoperta ha portato il laboratorio di Heber-Katz a lavorare su due percorsi paralleli: con i genetisti Elizabeth Blankenhorn, Ph.D., alla Drexel University, e James Cheverud, Ph.D., alla Washington University, il laboratorio si è concentrato sulla mappatura dei geni interessati che trasformano i topi MRL in guaritori.

Nel frattempo, gli studi cellulari in corso al Wistar hanno rivelato che le cellule MRL si comportano in modo molto diverso rispetto alle cellule in coltura dei topi “non-guaritori”. Khamilia Bedebaeva, M.D., Ph.D., che ha studiato gli effetti genetici provocati dalle radiazioni dovute all’incidente al reattore di Chernobyl, ha subito notato che queste cellule erano atipiche, in quanto mostravano profonde differenze nelle caratteristiche del ciclo cellulare e nel danno al DNA. Questo ha portato Andrew Snyder, Ph.D., a esplorare il percorso del danneggiamento al DNA e i suoi effetti sul controllo del ciclo cellulare.

Snyder ha scoperto che il p21, un regolatore del ciclo cellulare, era costantemente inattivo nelle cellule dell’orecchio del topo MRL. L’azione del p21 è strettamente controllata dal soppressore del tumore p53, un altro regolatore della divisione della cellula e un fattore noto in molte forme di cancro. L’esperimento ultimo era di dimostrare che un topo con assenza del p21 presentasse una risposta rigenerativa simile a quella vista nel topo MRL. E questo fu proprio cio’ che avvenne. Come risultò, i topi con il p21 disattivato erano già stati creati, erano pronti e ampiamente utilizzati in molti studi. Quello che non era stato rilevato, era che questi topi potessero guarire le proprie orecchie.

“Nelle cellule normali il p21 agisce da freno per bloccare la progressione del ciclo cellulare in caso di danneggiamento del DNA, prevenendo le cellule dal dividersi e diventare potenzialmente cancerogene”, ha detto Heber-Katz. “In questi topi senza il p21, abbiamo osservato il previsto aumento del danneggiamento del DNA, ma sorprendentemente non è stato rilevato alcun aumento del cancro.”

Infatti i ricercatori hanno potuto assistere ad un aumento dell’apoptosi nei topi MRL – anche conosciuta come morte programmata della cellula – il meccanismo di auto-distruzione che spesso si attiva quando il DNA viene danneggiato. In accordo con Heber-Katz, questo è esattamente il tipo di comportamento visto nelle creature che si rigenerano naturalmente.

“Gli effetti combinati di un aumento nelle cellule altamente rigenerative e nell’apoptosi, potrebbero permettere alle cellule di questi organismi di dividersi rapidamente senza perdere il controllo e diventare cancerogene” ha detto Heber-Katz. “Infatti questo processo è simile a quanto osservato negli embrioni mammiferi, nei quali avviene che il p21 sia inattivo in seguito al danneggiamento del DNA. L’inibizione del p21 provoca lo stato pluripotente indotto nelle cellule mammifere, evidenziando una correlazione tra le cellule staminali, la rigenerazione del tessuto, e il ciclo cellulare.”