Una nuova tecnica permette di ringiovanire cellule umane di 30 anni

Il processo si basa sui primi lavori di Shinya Yamanaka che, nel 2007, è stato il primo scienziato a dimostrare la capacità di trasformare le cellule normali in cellule staminali

0
2410

Un team di ricercatori del Babraham Institute, un’organizzazione partner dell’Università di Cambridge, nel Regno Unito, ha fatto un passo avanti nella medicina rigenerativa. Un lavoro appena pubblicato sulla rivista eLife, il team mostra come sono riusciti a riportare indietro di 30 anni l’orologio per le cellule della pelle umana.

Inoltre, il nuovo trattamento ha potuto essere completato senza che le cellule perdessero nessuna delle loro funzioni specializzate. Sebbene la ricerca sia ancora agli inizi, i risultati finora sono straordinari.

La medicina rigenerativa è un’area specialistica della medicina che mira a correggere gli errori nel genoma del paziente mentre invecchia. In genere con l’età le cellule introducono errori nel loro codice, che aumentano con le replicazioni con una progressiva degenerazione del corpo vista nel tempo.

A tal fine, uno degli strumenti più importanti nel campo è la capacità di creare cellule staminali “indotte”. Le pratiche esistenti richiedono diversi passaggi, ognuno dei quali può cancellare alcuni dei marcatori nel genoma che codificano per la specializzazione della cellula, ad esempio i bit che determinano se una cellula dovrebbe funzionare come cellula della pelle, oppure ciliata ciliate, ecc.

In teoria, queste cellule staminali hanno il potenziale per diventare qualsiasi tipo di cellula, ma fino ad ora gli scienziati non sono ancora in grado di ricreare in modo affidabile le condizioni per differenziare le cellule staminali in tutti i tipi di cellule.

Il nuovo metodo cerca di superare questo problema interrompendo la riprogrammazione delle cellule durante il processo. Ciò, quindi, consente ai ricercatori di trovare il preciso equilibrio tra la riprogrammazione delle cellule, rendendole biologicamente più giovani, pur essendo in grado di riguadagnare la loro funzione cellulare specializzata.



Il processo si basa sui primi lavori di Shinya Yamanaka che, nel 2007, è stato il primo scienziato a dimostrare la capacità di trasformare le cellule normali in cellule staminali. Questo processo richiede circa 50 giorni utilizzando quattro molecole chiave chiamate “fattori Yamanaka“.

Questo nuovo metodo, soprannominato  “riprogrammazione transitoria della fase di maturazione“, espone le cellule a “fattori Yamanaka” per soli 13 giorni. A questo punto, i cambiamenti legati all’età vengono rimossi e le cellule perdono temporaneamente la loro identità.

A queste cellule parzialmente riprogrammate è stato quindi concesso il tempo necessario per crescere in  condizioni normali, osservando se la loro specifica funzione cellulare di cellule epiteliali si è ripristinata. L’analisi del genoma ha mostrato che le cellule avevano riguadagnato marcatori caratteristici delle cellule della pelle (fibroblasti), e ciò è stato confermato osservando la produzione di collagene nelle cellule riprogrammate.

Per verificare che il processo rigenerativo abbia avuto successo, i ricercatori hanno cercato cambiamenti nei segni distintivi dell’invecchiamento.

La nostra comprensione dell’invecchiamento a livello molecolare è progredita nell’ultimo decennio, dando origine a tecniche che consentono ai ricercatori di misurare i cambiamenti biologici legati all’età nelle cellule umane. Siamo stati in grado di applicare questo al nostro esperimento per determinare l’entità della riprogrammazione raggiunta del nostro nuovo metodo“, spiega la dott.ssa Diljeet Gill, post-dottorato nel laboratorio di Wolf Reik presso l’Istituto che ha condotto il lavoro.

Alcune delle cose chiave che hanno esaminato includevano qualcosa chiamato orologio epigenetico, in cui i tag chimici presenti in tutto il genoma indicano l’età.

Un altro è il trascrittoma o tutte le letture del gene prodotte dalla cellula. Utilizzando queste due misure, le cellule riprogrammate corrispondevano al profilo delle cellule che erano 30 anni più giovani rispetto ai set di dati di riferimento.

Questa nuova tecnica potrebbe essere rivoluzionaria per la medicina

Questa nuova tecnica non è solo interessante in sé e per sé, ha diverse importanti potenziali applicazioni. Ad esempio, le cellule rigenerate non solo appaiono più giovani, ma funzionano anche come cellule giovani.

Ad esempio, i fibroblasti producono collagene, una molecola che si trova nelle ossa, nei tendini della pelle e nei legamenti, contribuendo a fornire struttura ai tessuti e a guarire le ferite. I fibroblasti ringiovaniti hanno prodotto più proteine ​​di collagene rispetto alle cellule di controllo che non hanno subito il processo di riprogrammazione.

I fibroblasti delle cellule rigenerate si spostano anche in aree che necessitano di riparazione. I ricercatori hanno testato le cellule parzialmente ringiovanite creando un taglio artificiale in uno strato di cellule.

Sorprendentemente, hanno scoperto che i loro fibroblasti trattati si spostavano nello spazio vuoto più velocemente delle cellule più vecchie. Se è vero, questa è un’ottima notizia in quanto significa che è possibile trovare un metodo per accelerare la guarigione nei pazienti.

Ma non finisce qui. In futuro, il trattamento potrebbe essere utilizzato per trattare altre malattie e disturbi legati all’età.

Ad esempio, il gene APBA2 (associato al morbo di Alzheimer) e il gene MAF (con un ruolo nello sviluppo della cataratta) potrebbero essere presi di mira con conseguenti cambiamenti verso i livelli di trascrizione giovanili. Questo sarebbe un punto di svolta.

Sebbene il meccanismo alla base della riuscita riprogrammazione transitoria non sia ancora completamente compreso, è probabilmente solo questione di tempo prima che i suoi segreti vengano scoperti. I ricercatori ipotizzano che le aree chiave del genoma coinvolte nella formazione dell’identità cellulare potrebbero sfuggire al processo di riprogrammazione.

I nostri risultati rappresentano un grande passo avanti nella comprensione della riprogrammazione cellulare. Abbiamo dimostrato che le cellule possono essere ringiovanite senza perdere la loro funzione e che il ringiovanimento cerca di ripristinare alcune funzioni delle cellule vecchie. Il fatto che abbiamo anche visto un’inversione degli indicatori dell’invecchiamento nei geni associati a malattie è particolarmente promettente per il futuro di questo lavoro“, ha concluso Diljeet.

Questo lavoro ha implicazioni molto interessanti. Alla fine, potremmo essere in grado di identificare i geni che ringiovaniscono senza riprogrammare e mirare specificamente a quelli per ridurre gli effetti dell’invecchiamento. Questo approccio promette scoperte preziose che potrebbero aprire un incredibile orizzonte terapeutico“, ha aggiunto il professor Wolf Reik, capogruppo del programma di ricerca sull’epigenetica.

2