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Salute e longevità: gli scienziati confermano il detto “prima di tutto la salute”

Le cellule aploidi in microrganismi come i lieviti sono state ampiamente utilizzate per ottenere spunti potenti che hanno rivoluzionato la storia della biomedicina. I lieviti sono stati utilizzati, ad esempio, dai Premi Nobel 2001 in Fisiologia per identificare le molecole chiave che regolano il ciclo cellulare negli organismi eucariotici. Tuttavia, lieviti e umani sono separati da un miliardo di anni di evoluzione e molti meccanismi biologici non sono stati mantenuti, il che significa che non possono essere studiati in questi microrganismi. Poiché le colture di cellule aploidi di mammifero non erano disponibili fino a poco tempo fa, i ricercatori hanno utilizzato altri strumenti per condurre screening genetici, come l’RNA interferente (RNAi). Tuttavia, queste strategie alternative hanno effetti non specifici che sono scomodi per qualsiasi approccio genetico. Negli ultimi anni, gli scienziati sono riusciti a isolare le linee cellulari aploidi dei mammiferi. In primo luogo, è stata ottenuta una linea cellulare quasi aploide da un paziente leucemico; anni dopo, sono stati sviluppati metodi per stabilire linee embrionali di cellule staminali aploidi da un numero di mammiferi, inclusi gli umani. Tuttavia, tutte queste colture cellulari aploidi animali sono altamente instabili e diventano rapidamente diploidi. Ad eccezione degli spermatozoi e delle cellule uovo, le cellule umane hanno due serie di cromosomi, una ereditata da ciascun genitore. Gli organismi con un solo set di cromosomi, tuttavia, possono essere estremamente utili per la ricerca scientifica.

Dall’emergere della genetica molecolare più di cinquant’anni fa, gli scienziati hanno cercato di isolare le cellule dei mammiferi aploidi, cioè cellule con metà del numero di cromosomi contenuti nelle cellule somatiche. Le cellule aploidi sono un potente strumento genetico per analizzare la funzione genica. Nell’ultimo decennio, numerosi ricercatori sono finalmente riusciti a sviluppare colture di linee cellulari aploidi. Tuttavia, queste linee cellulari sono instabili e hanno una tendenza alla diploidizzazione. Le cellule con un singolo set di cromosomi sono un potente strumento per studiare le funzioni dei geni, perché puoi modificare solo una copia del gene per analizzarne gli effetti sull’organismo. Due anni fa, il capo della ricerca Óscar Fernández-Capetillo del CNIO Genomic Instability Group, e il suo team hanno scoperto che le cellule aploidi attivano i meccanismi di morte cellulare attraverso la proteina p53; di conseguenza, le cellule aploidi non sono più vitali in coltura e muoiono progressivamente. Questo ha spiegato perché è così difficile mantenere le cellule aploidi degli animali in laboratorio. Ora i ricercatori del CNIO hanno usato metodi di screening chimico per cercare tra quasi 1.000 composti quelli che selezionano le cellule aploidi contro le cellule con un numero maggiore di cromosomi. Lo studio ha rivelato che un precursore nella sintesi dell’agente antitumorale Taxol di nome DAB (10-Deacetil-baccatina III) consente alle cellule aploidi di crescere meglio e sostituire le cellule diploidi nelle culture. Lo studio è pubblicato nell’ultimo numero di Cell Reports.

Questo composto agisce sui microtubuli, sulle strutture interne coinvolte nella motilità cellulare, sulla modellatura e anche sulla migrazione dei cromosomi durante la divisione cellulare. Quando i microtubuli sono esposti alla DAB, le cellule con un numero maggiore di cromosomi sono maggiormente colpite, mentre le cellule con un numero inferiore di cromosomi sono in grado di continuare con la divisione cellulare. Questo effetto non si limita alle cellule aploidi, poiché anche le cellule tetraploidi (cellule con quattro serie di cromosomi) esposte a DAB sono influenzate in modo più significativo rispetto alle cellule diploidi. In altre parole, questa strategia consente ai ricercatori di selezionare genericamente cellule con un numero inferiore di cromosomi in colture miste di cellule di mammiferi. Indipendentemente dall’utilità di questi risultati per i ricercatori che lavorano con cellule aploidi animali, lo studio è anche rilevante per i ricercatori oncologici, poiché gli effetti del DAB possono anche essere ottenuti con piccole dosi del farmaco anticancro Taxol. In questo contesto, gli autori vogliono proporre che basse dosi di taxani possano consentire l’eliminazione selettiva delle cellule poliploidi, che recenti studi genomici indicano che potrebbero essere presenti fino al 37% dei tumori umani. Pertanto, i risultati di questo studio potrebbero aiutare a identificare i malati di cancro che potrebbero preferibilmente beneficiare di un trattamento che utilizza taxolo o altri derivati del taxano.

Ricordate il mito greco di Aurora e Titone? La dea greca Eòs (l’Aurora) si innamorò del mortale Tithonus e chiese agli dèi che gli fosse garantita una lunga giovinezza. Ma dimenticò di chiedere che avesse anche la vita eterna. Gli dèi si pronunciarono, e così Tithonus visse per sempre ma come un vecchio fragile e immobile. Allora cosa vi piacerebbe di più, vivere più a lungo ma ammalandovi o vivere di meno ma in perfetta salute? La maggior parte sicuramente direbbe vivere a lungo senza ammalarsi mai. La salute prima di tutto, questo almeno è quello si sente dire più spesso e che si augura di più. Ebbene, anche gli scienziati sembrano essere dello stesso avviso: una salute migliore è più auspicabile di una vita più lunga. In un articolo pubblicato sulla rivista Nature Communications, una nuova scoperta genetica dei ricercatori dell’Università di Pittsburgh School of Medicine e UPMC Children’s Hospital di Pittsburgh, suggerisce che potrebbero esserci interruttori molecolari che controllano separatamente la durata della vita e la salute. L’autore senior Arjumand Ghazi, PhD, professoressa associata di Pediatria, Biologia dello sviluppo e biologia cellulare, ha dichiarato: “La durata della vita è rappresentata da una serie di parametri come la mobilità e la resistenza immunitaria che sono distinti dalla durata della vita, che possono essere facilmente misurati. Anche se è più difficile da studiare, a lungo termine, può essere più rilevante modificare la salute”.

In questo studio, Ghazi e il suo team si sono concentrati su una proteina chiamata TCER-1 nel verme Caenorhabditis elegans. Precedenti lavori dal loro laboratorio hanno dimostrato che TCER-1 promuove la longevità nei vermi ed è anche fondamentale per la sua fertilità. I geni della longevità in molti animali aumentano la resistenza ai fattori di stress, come l’infezione, quindi i ricercatori si aspettavano che la rimozione del TCER-1 avrebbe reso i vermi meno resistenti. Con loro grande sorpresa, videro l’esatto contrario. In caso di infezione da batteri, sottoposti a radiazioni dannose per il DNA o alte temperature, i vermi senza TCER-1 sono sopravvissuti molto più a lungo dei normali vermi. Hanno anche migliorato la mobilità con l’età ed erano meno inclini al raggruppamento proteico che causa malattie neurodegenerative umane. Al contrario, l’aumento dei livelli di TCER-1 oltre il normale ha soppresso le difese immunitarie dell’animale. È stato così sorprendente che i ricercatori fossero sicuri di aver commesso degli errori durante gli esperimenti. Ma hanno ripetuto gli esperimenti e si sono resi conto che il TCER-1 era diverso da qualsiasi altro gene della longevità che avevano visto prima, stava effettivamente sopprimendo la resistenza immunitaria. È interessante notare che TCER-1 sembrava essere in grado di esercitare la sua influenza solo finché i vermiciattoli erano giovani e in grado di deporre le uova. La dott.ssa Ghazi avverte che è troppo presto per trarre conclusioni sulla salute umana, ma nota che la scoperta dovrebbe cambiare il modo in cui comprendiamo le basi molecolari dell’invecchiamento.

  • A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Olbrich T et al. Fernandez-CapetilloO. Cell Rep. 2019 Jul; 28(3):597-604.

Amrit FRG et al., Ghazi A. Nat Commun. 2019 Jul 17; 10(1):3042.

Corman A et al., Fernandez-Capetillo O. Cell Chem Biol. 2019; 26(2):235.

Amrit FRG et al. Ghazi A. PLoS Genet. 2016 Feb 10;12(2):e1005788.

Dott. Gianfrancesco Cormaci
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry residency in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Guardia medica presso strutture private dal 2010 - Detentore di due brevetti sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of patents concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica e salute sui siti web salutesicilia.com, medicomunicare.it e in lingua inglese sul sito www.medicomunicare.com
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