Un team di ricerca dell’Università del Wyoming ha acquisito nuove informazioni su come i tardigradi sopravvivono a condizioni estreme e ha dimostrato che le proteine tardigrade espresse nelle cellule umane possono rallentarne i processi molecolari.
Il potenziale delle proteine tardigrade
Questo rende le proteine tardigrade potenziali candidate in tecnologie incentrate sul rallentamento del processo di invecchiamento e nella conservazione a lungo termine delle cellule umane.
Il nuovo studio, pubblicato sulla rivista Protein Science, ha analizzato i meccanismi utilizzati dai tardigradi per elaborare strategie di sopravvivenza rispetto allo stress ambientale al quale vengono sottoposti.
Guidata dalla ricercatrice senior Silvia Sanchez-Martinez, insieme al Professore assistente del Dipartimento di biologia molecolare dell’UW, Thomas Boothby, la ricerca ha sviluppato ulteriori prove che le proteine tardigrade potrebbero essere utilizzate per rendere disponibili trattamenti salvavita alle persone in cui la refrigerazione non è possibile e migliorare la conservazione delle terapie cellulari, come le cellule staminali.
Misurando meno di mezzo millimetro di lunghezza, i tardigradi, noti anche come orsi acquatici, possono sopravvivere anche in condizioni estreme: essere congelati appena sopra lo zero assoluto (circa meno 458 gradi Fahrenheit, quando tutti i movimenti molecolari si fermano); tollerare più di 300 gradi Fahrenheit; sopravvivere ad un bombardamento di radiazioni diverse migliaia di volte oltre quello che un essere umano potrebbe sopportare; sopravvivere persino all’ambiente ostile dello spazio.
Biostasi dei tardigradi
Secondo la nuova ricerca condotta dall’UW, essì sopravvivono entrando in uno stato di animazione sospesa chiamato biostasi, utilizzando proteine tardigrade che formano un gel all’interno delle cellule e rallentando così i processi vitali.
Sanchez-Martinez, dell’Howard Hughes Medical Institute, successivamente unitosi al laboratorio UW di Boothby, autore principale della ricerca:, ha dichiarato “Sorprendentemente, quando introduciamo le proteine tardigrade nelle cellule umane, gelificano e rallentano il metabolismo, proprio come nei tardigradi”.
“Inoltre, proprio come i tardigradi, quando le cellule umane potenziate dalle proteine tardigrade entrano nella fase della biostasi, queste diventano più resistenti agli stress, conferendo loro alcune delle capacità dei tardigradi“.
È importante sottolineare che la ricerca ha mostrato che l’intero processo è reversibile: “Quando lo stress viene alleviato, i gel tardigradi si dissolvono e le cellule umane ritornano al loro normale metabolismo“, ha specificato Boothby.
Conclusioni
“I nostri risultati hanno aperto una strada per perseguire tecnologie incentrate sull’induzione della biostasi nelle cellule e persino negli interi organismi per rallentare l’invecchiamento e migliorare la conservazione e la stabilità“, hanno concluso i ricercatori.
Precedenti ricerche del team di Boothby hanno dimostrato che versioni naturali e ingegnerizzate delle proteine tardigrade possono essere utilizzate per stabilizzare un importante farmaco utilizzato per trattare le persone affette da emofilia e altre condizioni senza la necessità di refrigerazione.
La capacità dei tardigradi di sopravvivere alla disidratazione ha colpito gli scienziati, poiché le creature lo fanno in un modo che sembra differire da un certo numero di altri organismi con la capacità di entrare nel processo di biostasi.
“Si ritiene che la tolleranza ai raggi X sia un effetto collaterale dell’adattamento dell’animale alla grave disidratazione“, ha dichiarato Takekazu Kunieda, biologo molecolare dell’Università di Tokyo. Kunieda ha spiegato che una grave disidratazione provoca danni alle molecole degli esseri viventi e può persino distruggere il DNA, proprio come fanno i raggi X.
Una proteina nota come Dsup impedisce al DNA dell’animale di disintegrarsi sotto lo stress delle radiazioni e della disidratazione. Gli studiosi hanno anche scoperto che le cellule umane implementate con le proteine tardigrade sono in grado di sopprimere il danno indotto dai raggi X di circa il 40%.
“La protezione e la riparazione del DNA sono una componente fondamentale di tutte le cellule e un aspetto centrale in molte malattie umane, tra cui il cancro e l’invecchiamento”, ha concluso Ingemar Jönsson, un ecologo evoluzionista che studia i tardigradi all’Università di Kristianstad in Svezia.
