I ricercatori della NYU Abu Dhabi (NYUAD) hanno scoperto un codice che imposta il genoma del fegato per spiegare la notevole capacità di questo organo di rigenerarsi. Questa scoperta offre nuove informazioni su come i geni specifici che promuovono la rigenerazione possono essere attivati quando viene rimossa una parte del fegato.
Questi risultati hanno il potenziale per informare lo sviluppo di una nuova forma di medicina rigenerativa che potrebbe aiutare gli organi non rigenerativi a ricrescere nei topi e nell’uomo.
Mentre altri animali possono rigenerare la maggior parte degli organi, umani, topi e altri mammiferi possono rigenerare il loro fegato solo in risposta a una lesione o quando viene rimosso un pezzo.
I ricercatori del NYUAD hanno ipotizzato che i geni che guidano la rigenerazione nel fegato sarebbero controllati da un codice specifico che consente loro di essere attivati in risposta a lesioni o resezioni. Si concentrano sull’epigenoma, che sono le modifiche sul DNA che alterano l’espressione genica, invece di cambiare il codice genetico stesso.
Utilizzando un modello di fegato di topo, il team di ricercatori del NYUAD, guidato dal professore di biologia Kirsten Sadler Edepli, ha identificato gli elementi del codice epigenetico presenti nelle cellule epatiche quiescenti, cellule che attualmente non si replicano ma hanno la capacità di proliferare nelle giuste condizioni —che attivano geni specifici per la rigenerazione.
I geni coinvolti nella proliferazione delle cellule epatiche sono silenziati nei fegati che non si stanno rigenerando, ma la scoperta sorprendente è stata che risiedono in parti del genoma dove la maggior parte dei geni è attiva. I ricercatori hanno scoperto che questi geni pro-rigenerativi erano contrassegnati da una modifica specifica: H3K27me3.
Durante la rigenerazione, H3K27me3 viene esaurito da questi geni, consentendo la loro espressione dinamica e guidando la proliferazione.
Nell’articolo pubblicato sulla rivista Nature Communications, Sadler e il ricercatore capo del suo team, Chi Zhang, presentano la scoperta che il fegato di topo contiene elementi del codice epigenetico che consente ai geni pro-rigenerativi di attivarsi quando segnalati.
I modelli epigenetici sono un meccanismo ben consolidato che coordina l’espressione genica. Tuttavia, il modo in cui i modelli epigenetici contribuiscono all’espressione genica nel fegato o come influenzano la rigenerazione epatica era precedentemente sconosciuto.
La loro ricerca ha scoperto sei distinti stati della cromatina nel fegato di topo corrispondenti a specifici segni epigenetici, fornendo la prima mappa della cromatina di questo importante organo e mostrando che gli elementi di questa mappa sono essenziali per la rigenerazione del fegato.
Questa scoperta fornisce un meccanismo che mantiene le cellule del fegato in uno stato “pronto per l’uso“, in preparazione per la rigenerazione del segnale.
“Il segreto della rigenerazione è racchiuso in un codice nell’epigenoma del fegato. Ora stiamo studiando gli “scrittori” del codice epigenetico, gli enzimi che creano i segni epigenetici, per vedere come questo codice epigenetico risponde all’invecchiamento, come la capacità del fegato per rigenerare il declino negli animali più anziani, compresi gli esseri umani“, ha affermato Sadler.
“Lo studio continuo della straordinaria capacità di rigenerazione del fegato fornisce una promessa per lo sviluppo della medicina rigenerativa; forse possiamo anche provare a scrivere il codice che consente la rigenerazione nel fegato giovane alle cellule degli animali più anziani, o anche per modificare questo codice in altri organi che non si rigenerano e che attualmente possono essere sostituiti solo con trapianti complessi e ad alto rischio“.
Ulteriori informazioni: Chi Zhang et al, Stati cromatinici modellati da un codice epigenetico conferiscono potenziale rigenerativo al fegato di topo, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-24466-1