Gli scienziati basandosi su una triste storia di cancro familiare, hanno ricreato in laboratorio il gene mutante di un raro tipo di cancro chiamato feocromocitoma, e lo hanno introdotto, al fine di studiarlo, all’interno di un piccolo verme.
La storia della famiglia Williamson
La famiglia Williamson, di Dundee, una cittadina della Scozia, nel 2003 perse la madre di nome Sue, a causa di un raro cancro chiamato feocromocitoma. Purtroppo poco dopo due dei suoi quattro figli, i gemelli Jennie e James, hanno successivamente scoperto di avere anche loro il gene difettoso che ha interrotto la vita della madre. Entrambi i gemelli sono affetti da tumori inoperabili avvolti intorno ai vasi sanguigni vitali e ai nervi del collo. Il padre di nome Jo ha deciso di apparire in un video di impegno per la ricerca sul cancro in memoria di sua moglie e per aumentare la consapevolezza dell’importante lavoro che i ricercatori sul cancro svolgono per aiutare persone come i suoi figli.
Gli scienziati hanno lavorato a stretto contatto con la famiglia per capire di più sulla mutazione genetica che causa questo cancro. Insieme a un consorzio di ricercatori delle università in Ungheria e in India, sono stati in grado, per la prima volta, di ricreare il difetto di Williamson in un minuscolo verme, lungo appena un millimetro. Questo progresso è fondamentale per comprendere meglio la mutazione e aiutare a individuare possibili trattamenti per il cancro.
Questo tumore mette in circolo ormoni simili all’adrenalina in eccesso ed è difficile da diagnosticare perché imita condizioni come l’ipertensione e può uccidere i pazienti che ricevono l’anestesia di routine.
Quando i sintomi si verificano nei giovani, il feocromocitoma può essere rilevato tramite imaging, ovvero con ecografie e scansioni, con un’alta probabilità di geni che causano feocromocitoma nel loro DNA. Questo è il caso della famiglia Williamson, dove la mamma Sue era il caso indice, ma morì di cancro maligno, nonostante l’asportazione di un tumore a vent’anni.
E anche se due dei suoi figli portano questo gene difettoso, ci potrebbe essere un minimo di speranza all’orizzonte per la famiglia che ha deciso di trovare un approccio alternativo alla mutazione del DNA.
Un “condensatore di flusso“
Il gene difettoso nella famiglia Williamson ha alterato la struttura di una proteina chiamata SDHB. SDHB ha una funzione molto insolita che necessita di una spiegazione introduttiva dalla fantascienza. Nei film “Ritorno al futuro“, l’auto sportiva DeLorean che viaggia nel tempo, di Doc Brown, è alimentata da un “condensatore di flusso” alimentato ad acqua che può generare una grande potenza.
Si può dire che la vita umana stessa dipenda dall’equivalente biologico di un tale dispositivo, che alimenta il nostro sistema interno di generazione di energia. In biologia, SDHB è come un condensatore di flusso che divide lo zucchero che mangiamo nel suo costituente idrogeno ed elettricità .
Quindi nei Williamson, il puzzle consisteva nello scoprire come un minuscolo malfunzionamento in un’istruzione del DNA (mutante SDHB) potesse causare un cancro ricorrente in famiglia. In passato i tentativi dei ricercatori di realizzare un modello di feo murino non sono riusciti a fornire informazioni perché i topi sembravano sani.
L’esperimento sul verme
Era necessario un nuovo approccio. Mediante la manipolazione genetica del DNA, il gruppo internazionale ha creato un modello di verme con un malfunzionamento della SDHB. E’ stato scelto di modellare il feocromocitoma utilizzando i vermi perché l’equivalente di SDHB del verme è rimasto sostanzialmente invariato per centinaia di migliaia di anni.
Quindi, nonostante il vasto abisso di tempo che separa i vermi dagli esseri umani moderni, la natura non aveva cambiato il progetto del DNA per questo essenziale “condensatore di flusso” che permette la generazione di energia necessaria per la vita. Questo generatore di corrente è stato perfezionato oltre 400 milioni di anni fa e ancora oggi funziona inalterato nelle cellule animali.
I risultati
I risultati sono rivelatori perché è stato subito evidente che “i vermi mutanti Williamson” sono malati, sterili, piccoli e a forma di falce. È importante sottolineare che l’aspetto modificato può essere ulteriormente studiato accoppiandoli con altri vermi mutanti con altri difetti genetici che causano il cancro. Questo è in corso. Nel frattempo si possono trarre alcune conclusioni.
In primo luogo, la mutazione della famiglia Williamson non elimina l’intero gene SDHB nel DNA colpito. Questa famiglia ha una struttura a”origami” tridimensionale piegata in modo diverso rispetto alla proteina SDHB guidata da istruzioni errate dal loro gene mutante SDHB. La proteina Williamson SDHB è deforme, esattamente dove si verifica il metabolismo del carburante. Questi vermi producono anche molto meno di questa proteina mutante SDHB deforme. Quindi i vermi Williamson hanno contribuito con qualcosa di nuovo alla natura.
In secondo luogo, le centrali elettriche a vite senza fine di Williamson, o mitocondri , la parte della cellula che trasforma ciò che mangiamo (proteine, zuccheri, grassi) in energia, utilizzano una miscela di carburante molto diversa. Il normale SDHB funziona come un’auto che può cambiare senza interruzioni le fonti di carburante quando un carburante si esaurisce. I vermi Williamson non possono farlo e possono bruciare solo parzialmente combustibili per rilasciare acido lattico come prodotto finale “frustrato” del metabolismo del glucosio .
Quindi, quando vengono spinti a dare il loro meglio personale collettivo, e nonostante l’abbondante ossigeno intrappolato all’interno di una minuscola gabbia molecolare o cavità fatta di ferro e proteine ​​presenti all’interno di tutti i mitocondri, i mitocondri di Williamson non possono massimizzare efficacemente la loro produzione di energia.
Terzo, è possibile uccidere i vermi di Williamson con farmaci che lasciano indenni i vermi normali. È qui che sorge una nuova speranza perché al momento non esiste una cura per il cancro di Williamson. La ricerca è ora in corso per farmaci utili da testare sugli animali e i risultati di questa ricerca indicano che ora potrebbero essere sviluppati.
Infine, è stato appena scoperto che l‘SDHB è controllato in modo anormale in un’ampia varietà di tumori comuni, il che aumenta il potenziale di questa ricerca sui vermi. Il che significa che rari e comuni potrebbero essere manifestazioni diverse del processo del cancro.
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