Scienziati spagnoli hanno scoperto che quando i topi vengono modificati geneticamente, la lunghezza dei telomeri nelle loro cellule aumenta. Questo permette loro di allungare la vita, tuttavia, è necessario passare ad alcuni trucchi in modo che un vero mostro non appaia sulla luce bianca. "Lenta.ru" parla di un metodo rischioso per ringiovanire le cellule anziane.
I telomeri sono le estremità dei cromosomi, che sono formati da sezioni ripetute di DNA, costituite da sei nucleotidi (TTAGGG). Nonostante la loro apparente inutilità, svolgono una funzione molto importante. Il fatto è che quando le cellule si dividono, i cromosomi iniziano a essere copiati, ma questo processo non passa senza lasciare traccia per loro. Nei nuovi cromosomi, le estremità sono sempre leggermente più corte rispetto a quelle dei genitori. I telomeri svolgono il ruolo di cappucci protettivi perché non trasportano importanti informazioni genetiche.
Tuttavia, con ogni generazione di cellule, i telomeri si accorciano sempre di più, fino a quando si verifica un momento critico, chiamato limite di Hayflick. Le cellule, avendo raggiunto questo confine, non si dividono e muoiono più.
Alcune cellule (staminali, sesso e alcune altre) sono in grado di aumentare la lunghezza dei loro telomeri. Ciò è dovuto a un enzima chiamato telomerasi endogena. Aggiunge lo stesso frammento TTAGGG alla fine dei cromosomi e, se aumenti la sua quantità nelle cellule, possono dividersi indefinitamente, superando il limite di Hayflick.
Anche le cellule staminali nel corpo adulto invecchiano gradualmente, poiché in esse non viene prodotta molta telomerasi. Tuttavia, è sufficiente che gli organismi viventi esistano per molti anni, guarendo le loro ferite più e più volte.
Quando il tessuto biologico viene danneggiato, vengono avviati i processi della sua rigenerazione. Le cellule staminali si dividono per diventare normali cellule somatiche (corpo). Tale "prole" non solo perde la pluripotenza, cioè la capacità di trasformare (differenziare), ma perde anche la capacità di sintetizzare la telomerasi. Il corpo, quindi, consente solo a determinati gruppi di cellule di dividersi indefinitamente, poiché altrimenti il rischio di tumori cancerosi aumenterebbe molteplice.
Cellule staminali embrionali
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Foto: Nissim Benvenisty / Wikimedia
Cosa trasforma le cellule staminali in cellule normali? Sebbene gli stessi geni si trovino in tutte le cellule del corpo, alcuni di essi possono essere disattivati in un certo tipo di tessuto. Ad esempio, nei tessuti nervosi del cervello, attraverso i quali passano gli impulsi elettrici, un insieme di geni funziona, e nelle isole di Langerhans, che si trovano nel pancreas e producono insulina, un altro. Un sistema di livello superiore costituito da fattori epigenetici - molecole che si attaccano al DNA e regolano le sue funzioni - accende e spegne i geni. L'intero insieme di fattori collegati alla doppia elica forma un epigenoma e, naturalmente, è diverso in ogni tipo di tessuto.
Da ciò segue una conclusione logica: per trasformare una cellula di nuovo in una cellula staminale, è necessario cambiarla con un epigenoma, in altre parole riprogrammarla. Ciò può essere ottenuto introducendo quattro composti specifici chiamati fattori Yamanaka (OSKM - Oct4, Klf4, Sox2 e c-Myc). Sono anche coinvolti nella regolazione epigenetica, mantenendo la capacità delle cellule di differenziarsi. Sono stati utilizzati per la prima volta nel 2006 dal ricercatore giapponese Shinya Yamanaka, che è stato in grado di trasformare i fibroblasti in cellule staminali indotte (cellule iPS). Per questo, nel 2012, lo scienziato è stato insignito del Premio Nobel.
Yamanaka ha effettivamente ringiovanito le singole cellule riprogrammandole a livello epigenetico e avviando il processo di dedifferenziazione. La domanda sorge spontanea: è possibile fare lo stesso con un intero organismo, almeno con un topo? Il problema è che così facendo stiamo infrangendo il patto "non dovrebbero esserci molte cellule staminali", perché, come già accennato, il rischio di cancro aumenta. Inoltre, non ha senso trasformare organi e tessuti in gruppi di cellule iPS omogenee: il corpo morirà semplicemente. Un'altra difficoltà sta nel fatto che le cellule staminali indotte possono svilupparsi spontaneamente in teratomi (dal greco antico τέρατος - "mostro") - tumori sotto forma di organi sottosviluppati, come denti, occhi o persino il cervello.
Tuttavia, si è scoperto che è del tutto possibile evitare i tumori. Quindi, non è possibile trasformare le cellule somatiche in cellule staminali, privandole della loro funzionalità, ma attivare solo brevemente i fattori Yamanaka in modo da ringiovanire leggermente i tessuti. Per fare questo, gli scienziati hanno creato topi transgenici, inserendo una cassetta con una serie di geni successivi che codificano OSKM nel loro DNA. La cassetta, chiamata cassetta policistronica (il cistron è lo stesso di un gene), si accende in presenza dell'antibiotico semisintetico doxiciclina. In tal modo, vengono prodotti i fattori Yamanaka. Senza un antibiotico, la riprogrammazione si interromperà.
Telomerasi (punti verdi) nel pancreas di topi GM
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I ricercatori spagnoli, studiando i cambiamenti nei telomeri nei topi riprogrammati, hanno deciso di non complicare il compito. Per i loro scopi è stato sufficiente attivare la cassetta policistronica e tracciare ciò che accade alle estremità dei cromosomi. La presenza di teratomi e displasie nei tessuti animali ha indicato che la riprogrammazione ha avuto successo.
Gli scienziati hanno scoperto che quando le cellule somatiche si trasformano in telomeri staminali, si allungano. Questo è logico, considerando che le celle iPS possono dividersi indefinitamente. Inoltre, i ricercatori hanno stabilito che la telomerasi gioca un ruolo importante in questo.
Fino ad ora, i genetisti non avevano prove che fosse possibile indurre la telomerasi endogena in un organismo adulto utilizzando fattori epigenetici. Ma questo è esattamente ciò che accade. I fattori Yamanaka sembrano cambiare le cascate genetiche, attivando alla fine l'enzima di allungamento dei telomeri.
Cellule cancerose HeLa
Foto: dominio pubblico / Wikimedia
Un processo simile accompagna non solo la riprogrammazione delle cellule somatiche, ma anche la loro malignità. Le cellule cancerose hanno molto in comune con le cellule staminali. Può condividere indefinitamente. L'esempio più famoso sono le cellule HeLa "immortali". Furono isolati nel 1951 da un tumore alla cervice di una paziente Henrietta Lacks, morta lo stesso anno, e sono tuttora utilizzati in numerosi esperimenti.
Anche le cellule cancerose sono essenzialmente cellule somatiche riprogrammate. Secondo gli scienziati, cambiamenti simili si verificano con i telomeri al loro interno. Pertanto, gli studi con le cellule iPS riveleranno i dettagli dei processi molecolari che avvengono durante la formazione dei tumori.
Alexander Enikeev
