Come le cellule degli anemoni di mare si riuniscono per formare nuovamente un organismo
Nuove scoperte sull'auto-organizzazione e la rigenerazione dei tessuti
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I ricercatori dell’Università di Vienna hanno scoperto un meccanismo fondamentale che consente agli anemoni di mare di ricostituire un organismo completamente sviluppato a partire da ammassi cellulari disordinati. Lo studio, pubblicato su *Nature Communications*, dimostra che la cosiddetta via di segnalazione Notch controlla l’organizzazione dei tessuti e la formazione dell’asse corporeo. I risultati forniscono nuove intuizioni sulle regole fondamentali dell’auto-organizzazione biologica e potrebbero contribuire a comprendere meglio come i tessuti si formano, si organizzano e si rigenerano in seguito a perturbazioni.
Immagine simbolica
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Aggregato cellulare auto-organizzato in una fase iniziale (A) e dopo la formazione dell'asse orale e dei foglietti embrionali.
Copyright: Sanjay Narayanaswamy, Ulrich Technau
Lo sviluppo degli animali segue programmi genetici che regolano la formazione di cellule, tessuti e strutture corporee. Allo stesso tempo, questi processi sono sorprendentemente robusti: molti organismi sono in grado di ripristinare la loro organizzazione corporea ordinata anche dopo gravi disturbi. Finora si è compreso solo in parte come questa capacità di auto-organizzazione sia regolata a livello molecolare.
Il gruppo di ricerca guidato da Ulrich Technau, della Facoltà di Scienze della Vita dell’Università di Vienna, ha studiato come gli aggregati cellulari dell’anemone di mare Nematostella vectensis riescano a formare nuovamente un organismo completo dopo la loro separazione. Nonostante la loro struttura corporea semplice, gli anemoni di mare possiedono geni e meccanismi di sviluppo presenti anche in altri animali. Tra questi meccanismi conservati evolutivamente figura anche la via di segnalazione Notch-Delta, un sistema di comunicazione tra cellule adiacenti che è stato al centro dello studio.
Un unico percorso di segnalazione coordina la formazione dei tessuti e dell’asse corporeo
Se le cellule dell’anemone di mare vengono separate le une dalle altre e successivamente riunite, nel giro di pochi giorni si forma nuovamente un organismo completamente strutturato. In questo processo, l’asse corporeo e gli strati tissutali vengono ripristinati nella corretta disposizione spaziale – in modo riproducibile e senza l’aggiunta di ulteriori fattori di crescita. Il primo autore, Sanjay Narayanaswamy, ha dimostrato che la via di segnalazione Notch è fondamentale per questo processo. Essa garantisce che le cellule si dispongano correttamente e che i diversi tipi di tessuto si distinguano l’uno dall’altro. Se la via di segnalazione viene bloccata sperimentalmente, questa organizzazione non ha più luogo. Allo stesso tempo, Notch controlla anche la formazione dell’asse corporeo.
Interazione tra programmi di sviluppo centrali
Ulteriori esperimenti hanno dimostrato che la via di segnalazione Notch interagisce strettamente con la via di segnalazione Wnt, che svolge anch’essa un ruolo centrale nella formazione dell’asse e nello sviluppo del corpo. L’interazione di tali reti consente ai sistemi biologici di formare nuovamente strutture ordinate anche dopo disturbi significativi.
Rilevanza al di là dell’anemone di mare
La capacità delle cellule di auto-organizzarsi è fondamentale per la formazione e la rigenerazione dei tessuti. Poiché le vie di segnalazione Notch e Wnt sono presenti anche in molti altri animali e nell’uomo, queste scoperte vanno oltre la biologia dell’anemone di mare. «Il nostro obiettivo è capire perché, grazie a questi meccanismi molecolari, i cnidari siano in grado di formare organismi completi in modo così efficiente attraverso l’auto-organizzazione», afferma Ulrich Technau. «Speriamo di poter ricavarne principi generali sull’organizzazione e la rigenerazione dei tessuti».
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