I ricercatori trasformano vecchie cellule del sangue in giovani cellule cerebrali
60 anni più giovani dopo 50 giorni: uno studio apre nuove prospettive per una migliore comprensione dei processi di ringiovanimento cellulare
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I ricercatori dell’Ospedale Universitario di Bonn e dell’Università di Bonn sono riusciti a ringiovanire in modo significativo le cellule umane in provetta. A tal fine, hanno riprogrammato direttamente i precursori dei globuli rossi trasformandoli in cellule staminali da cui è possibile ricavare neuroni. Durante questo processo, gli orologi molecolari che indicano l’età di una cellula sono stati azzerati. Ad esempio, le cellule ematiche di un ottantenne sono state trasformate in cellule staminali con un’età molecolare inferiore ai 20 anni. Poiché questo processo di ringiovanimento si è svolto molto lentamente, si presta bene a uno studio più approfondito dei meccanismi alla base di tale fenomeno. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista «Aging Cell».
Il corpo umano contiene centinaia di tipi cellulari diversi. Tutti hanno origine dall’ovulo fecondato e condividono quindi lo stesso corredo genetico. Tuttavia, nel corso del loro sviluppo, sono stati destinati a un destino specifico: una cellula cutanea non può naturalmente diventare una cellula epatica, né una cellula ematica può diventare una cellula nervosa.
Oggi, tuttavia, è possibile invertire questa determinazione in laboratorio. Ad esempio, è possibile far crescere tessuto nervoso a partire da una cellula cutanea, il che un giorno potrebbe essere utilizzato per curare malattie neurodegenerative. Per ottenere questa riprogrammazione, i ricercatori utilizzano un cocktail di vari fattori di trascrizione. Questi fattori inducono la cellula a leggere istruzioni genetiche diverse e quindi a intraprendere un percorso di sviluppo diverso.
Gli orologi molecolari vengono azzerati in modo radicale
«Utilizzando questo metodo, abbiamo convertito direttamente i precursori dei globuli rossi in cellule staminali neurali», spiega il Prof. Dr. Oliver Brüstle, direttore dell’Istituto di Neurobiologia Ricostruttiva presso l’Ospedale Universitario di Bonn. In studi precedenti, i ricercatori di Bonn avevano già dimostrato che le cellule nervose prodotte in questo modo formano connessioni con i neuroni esistenti dopo il trapianto nel cervello dei topi.
«Nel nostro studio attuale, tuttavia, ci siamo concentrati su un fenomeno diverso: ovvero l’osservazione che le cellule subiscono un significativo ringiovanimento durante la riprogrammazione», sottolinea Brüstle, che è anche membro dell’Area di Ricerca Transdisciplinare (TRA) Life & Health dell’Università di Bonn. Per misurare questo fenomeno, hanno utilizzato gli orologi molecolari. Questi rilevano le modificazioni del DNA che si verificano tipicamente durante l’invecchiamento. Tali cambiamenti non influenzano l’informazione genetica in sé, ma piuttosto la frequenza con cui questa informazione viene letta (epigenetica).
Gli orologi epigenetici delle cellule sono stati significativamente azzerati dalla riprogrammazione. Di conseguenza, le cellule di un ottantenne hanno successivamente mostrato un’età molecolare inferiore ai 20 anni. «Sappiamo anche che questo ringiovanimento epigenetico fa sì che le cellule si comportino effettivamente come cellule giovani», afferma lo scienziato.
60 anni più giovani dopo 50 giorni
Era già noto che durante la riprogrammazione cellulare può verificarsi un effetto di ringiovanimento. Tuttavia, in precedenza era stato osservato solo quando la riprogrammazione avveniva in due fasi: ad esempio, si preleva una cellula del sangue e la si converte in una cellula staminale pluripotente, alla quale sono aperte praticamente tutte le «carriere» all’interno dell’organismo. Questa cellula staminale viene poi indotta a svilupparsi in una cellula staminale neurale, dalla quale possono derivare solo cellule cerebrali.
Con questo metodo in due fasi il ringiovanimento avviene molto rapidamente. «Al contrario, noi abbiamo convertito le cellule del sangue direttamente in cellule staminali neurali, cioè senza passare prima attraverso lo stadio di cellula pluripotente», ha spiegato Brüstle. «Nel nostro approccio, il ringiovanimento è avvenuto gradualmente ed è stato possibile monitorarlo per oltre 100 giorni».
Ciò apre una prospettiva unica per comprendere meglio i processi di ringiovanimento cellulare. «Un ringiovanimento che si protrae per un periodo di tempo così lungo è ideale come modello sperimentale: poiché gli orologi epigenetici vengono azzerati lentamente nell’arco di diverse settimane, possiamo utilizzare questo modello per indagare quali fattori e sostanze attive accelerino o rallentino il processo di ringiovanimento».
Ciò è particolarmente rilevante per il campo delle neuroscienze, afferma il prof. Brüstle: «Dopotutto, l’età è il fattore di rischio più importante per le malattie neurodegenerative come l’Alzheimer!»
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