Dalle cellule pacemakers alle salamandre… come riparare un cuore danneggiato

Il cuore, come è ben noto, è un organo indispensabile ed insostituibile, senza il quale la nostra vita non sarebbe possibile. Questa eccezionale centrale propulsiva del nostro corpo è costituita da cellule incredibilmente robuste che sono in grado contrarsi per tutta la durata della nostra vita. Tuttavia, essendo altamente specializzate nello svolgere la loro funzione ininterrottamente, non hanno la capacità di rigenerarsi. Ecco perché, in seguito al danno prodotto da eventi come un infarto, quest’organo essenziale può difficilmente essere riparato.

I meccanismi che regolano il funzionamento delle cellule cardiache e la loro evoluzione durante lo sviluppo che avviene dall’embrione all’organismo adulto, sono oggetto di interesse di moltissimi ricercatori in tutto il mondo. Recentemente, molti studi si stanno focalizzando in particolare nel trovare un modo per ottenere cellule del cuore a partire dalle cellule staminali o addirittura da semplici cellule della pelle. Queste potrebbero potenzialmente rappresentare una preziosa fonte per la terapia di molte malattie cardiache ad oggi incurabili.

Uno dei progetti che sto seguendo qui si inserisce proprio in questo contesto. Sto cercando di insegnare alle cellule ad “accendersi”, ovvero ad emettere fluorescenza, quando divengono cellule cardiache, in modo da poter essere identificate. Per far questo ho bisogno di inserirvi una sorta di sensore che conferisca loro questa capacità senza però interferire con le normali funzioni cellulari. Inoltre, una volta identificate e isolate, non vogliamo certo che queste cellule cardiache rimangano fluorescenti, quindi il mio sensore, deve essere dotato anche di un “interruttore per l’autodistruzione”. Tutto questo potrebbe potenzialmente essere realizzato grazie alla tecnologia dei cromosomi artificiali, sviluppata qui al Chromosome Engineering Research Center di Yonago.

Cromosomi di una cellula visti al microscopio. Fra questi è visibile un cromosoma artificiale (il piccolo puntino indicato dalla freccia) che può portare la copia corretta di un gene mutato o può fungere da "sensore", a seconda degli scopi.

La scorsa settimana, in occasione della visita del mio “italian boss” (come lo hanno simpaticamente definito i miei colleghi giapponesi), abbiamo avuto la preziosa opportunità di incontrare altri gruppi di ricerca della “Tottori University Faculty of Medicine” che studiano il cuore e le cellule che lo costituiscono. Credo valga la pena raccontare un paio di questi incontri.

Abbiamo conosciuto un gruppo di ricerca che sta lavorando sulle cellule staminali di topo (animale classicamente utilizzato come modello per studiare la fisiologia e le patologie umane) per capire come derivare e isolare da queste le famose cellule pacemakers, quelle da cui ha origine il battito cardiaco. Le stesse cellule, nell’uomo, potrebbero potenzialmente essere utilizzate per realizzare dei pacemakers biologici, in sostituzione agli equivalenti apparecchi elettronici, attualmente impiegati in clinica. Fra i primi a scoprire e a descrivere queste cellule pacemakers, c’è proprio un gruppo di ricerca italiano, dell’Università di Milano, che i colleghi giapponesi subito ci hanno citato. Anche per questo, erano ben felici ed entusiasti di conoscere degli “italian researchers”, ospitarci nei loro laboratori e parlarci dei loro studi.

L’attività di ricerca di un altro laboratorio che abbiamo visitato è focalizzata invece sui complicatissimi meccanismi molecolari che permettono alle cellule di replicarsi. Il loro obiettivo è capire perché le quelle del cuore non hanno questa capacità e se vi sia un “interruttore” in grado di riattivarla. La cosa più stupefacente è che per far questo, oltre ai classici topini, studiano una specie giapponese di “newt”, i tritoni, ovvero delle salamandre. La capacità rigenerativa di questi piccoli animali, capaci di ricostruire intere parti del loro corpo, è ben nota e molto studiata. Questo ricercatore giapponese, mentre ci mostrava orgoglioso i loro meravigliosi esemplari, con un manto maculato in rosso e nero, ci spiegava che proprio grazie a questa loro abilità, possono vivere fino a trent’anni (che, per una salamandra, è certamente un bel po’ di tempo) e sono in grado di rigenerare tutti gli organi, compreso il cuore. Così ci hanno mostrato gli esemplari neonati, che quasi assomigliavano a pesciolini; la salamandra più anziana, in una vasca tutta sua con tanto di rocce artificiali, ed infine alcuni esemplari arrivati appositamente in Giappone direttamente dalla Spagna, appartenenti ad una specie simile, che gode delle stesse capacità rigenerative, ma capaci di uno sviluppo molto più rapido. La cosa più stupefacente è che, contrariamente a quanto ci si aspetterebbe per un organismo le cui cellule si possono moltiplicare così rapidamente, nessuna forma di tumore è mai stata osservata in questi animali. Quali sono le differenze fra i meccanismi molecolari dei tritoni e quelli dell’uomo o degli altri organismi incapaci di rigenerare le cellule cardiache? Forse grazie a questi piccoli e simpatici animali si riuscirà a trovare una risposta a questa importante domanda.

Vista su alcuni degli edifici che ospitano i laboratori di ricerca della "Tottori University Faculty of Medicine"

Credo che conoscere, discutere ed avere uno scambio con altri ricercatori, in particolare in un contesto internazionale, con persone che lavorano e vivono in una realtà completamente diverse, sia un’occasione unica di crescita e di arricchimento, che può aiutare a vedere un problema sotto diversi punti di vista, ad avere nuove idee e talvolta ad aprire la mente a nuovi modi di pensare.

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