Una nuova procedura può aumentare rapidamente ed efficientemente la lunghezza dei telomeri umani, i tappi di protezione alle estremità dei cromosomi che sono collegati a invecchiamento e malattia, secondo gli scienziati.
Le cellule trattate si comportano come se fossero molto più giovani delle cellule non trattate, moltiplicandosi senza sosta nel piatto in laboratorio piuttosto che stagnare o morire. Il procedimento, che prevede l’utilizzo di un tipo modificato di RNA, migliorerà l’abilità dei ricercatori di generare un gran numero di cellule per lo studio o per lo sviluppo di farmaci, dicono gli scienziati . Le cellule della pelle con telomeri allungati dalla procedura sono state in grado di dividersi fino a 40 volte di più rispetto alle cellule non trattate. La ricerca può puntare a nuovi modi per curare le malattie causate da telomeri accorciati.
Telomeri: cosa sono?
I telomeri sono i tappi di protezione sulle estremità dei filamenti di DNA chiamati cromosomi, che ospitano i nostri genomi. Nei giovani esseri umani, i telomeri sono lunghi circa 8.000-10.000 nucleotidi. Si accorciano ad ogni divisione cellulare, tuttavia, e quando raggiungono una lunghezza critica la cellula arresta la sua divisione o muore. Questo “orologio” interno rende difficile per la maggior parte delle cellule coltivate in un laboratorio sopravvivere per più di un paio di sdoppiamenti cellulari.
‘Far tornare indietro l’orologio interno’ “Ora abbiamo trovato un modo per allungare i telomeri umani di ben 1.000 nucleotidi, facendo tornare indietro l’orologio interno di queste cellule per un tempo equivalente a molti anni di vita umana”, ha detto Helen Blau, PhD, professore di microbiologia e immunologia presso la Stanford e direttore dei Baxter Laboratory dell’università per la biologia delle cellule staminali. “Questo aumenta notevolmente il numero di cellule disponibili per tests sui farmaci e modellazione di malattie”.
Un documento che descrive la ricerca è stato pubblicato nel FASEB Journal. Blau, che detiene anche il Donald E. e Delia B. Baxter Professorship, è l’autore senior. Lo studioso postdottorale John Ramunas, PhD, della Stanford condivide la paternità dello scritto con Eduard Yakubov, PhD, del Houston Methodist Research Institute.
I ricercatori hanno utilizzato RNA messaggero modificato per estendere i telomeri. L’RNA trasporta istruzioni dei geni del DNA verso le fabbriche di proteine della cellula. L’RNA utilizzato in questo esperimento conteneva la sequenza codificante per TERT, il componente attivo di un enzima naturale chiamato telomerasi. La telomerasi è espressa dalle cellule staminali, comprese quelle che danno origine alle cellule di sperma ed uovo, al fine di garantire che i telomeri di queste cellule rimangano in perfetta forma per la prossima generazione. Molti altri tipi di cellule, tuttavia, esprimono livelli molto bassi di telomerasi.
L’effetto transitorio è un vantaggio
La tecnica di nuova concezione ha un vantaggio importante rispetto agli altri metodi potenziali: è temporanea.
L’RNA modificato è stato progettato per ridurre la risposta immunitaria delle cellule al trattamento e consentire al messaggio TERT-encoding di restare un po’ più a lungo di un messaggio non modificato, ma si disperde e scompare entro circa 48 ore. Trascorso tale termine, i telomeri appena allungati cominciano nuovamente ad accorciarsi progressivamente ad ogni divisione cellulare.
L’effetto transitorio è un po ‘come toccare il pedale del gas in una sola vettura di una flotta di vetture che marciano per inerzia lentamente fino a fermarsi. L’auto con l’aumento supplementare di energia andrà più lontano rispetto alle altre, ma sarà comunque costretta ad un arresto quando il suo slancio in avanti sarà esaurito. A livello biologico, ciò significa che le cellule trattate non vanno a dividersi all’infinito, che le renderebbe troppo pericolose da usare come potenziale terapia nell’uomo a causa del rischio di cancro.
mRNA: non demonizziamolo
I ricercatori hanno scoperto che appena tre applicazioni del RNA modificato per un periodo di alcuni giorni possono aumentare significativamente la lunghezza dei telomeri nelle cellule coltivate muscolari e della pelle umana. Un’aggiunta di 1000 nucleotidi rappresenta un aumento di oltre il 10 percento della lunghezza dei telomeri. Queste cellule si sono divise molte più volte nel piatto di cultura rispetto alle cellule non trattate: circa 28 volte di più le cellule della pelle, e circa tre volte di più le cellule muscolari.
“Siamo stati sorpresi e contenti che il TERT mRNA modificato ha funzionato, perché il TERT è altamente regolamentato e deve legarsi a un altro componente della telomerasi”, ha detto Ramunas. “I precedenti tentativi di fornire-mRNA codificante TERT hanno causato una risposta immunitaria contro la telomerasi, il che potrebbe essere deleterio. Al contrario, la nostra tecnica è non immunogenica. Gli altri metodi transitori esistenti per estendere i telomeri agiscono lentamente, mentre il nostro metodo agisce in pochi giorni per invertire un accorciamento dei telomeri che si verifica nel corso di più di un decennio di normale invecchiamento. Ciò suggerisce che un trattamento con il nostro metodo potrebbe essere breve e poco frequente.”
I potenziali usi per la terapia
“Questo nuovo approccio apre la strada verso la prevenzione o la cura delle malattie dell’invecchiamento”, ha detto Blau. “Ci sono anche malattie genetiche altamente invalidanti associate con l’accorciamento dei telomeri, che potrebbero beneficiare di un trattamento con tale potenziale.”
Blau ed i suoi colleghi si interessarono ai telomeri quando un precedente lavoro nel loro laboratorio dimostrò che le cellule staminali muscolari dei ragazzi con distrofia muscolare di Duchenne avevano telomeri molto più corti rispetto a quelli dei ragazzi senza la malattia. Questa scoperta non solo ha implicazioni per la comprensione di come le cellule funzionano – o non funzionano – nel produrre nuovi muscoli, ma aiuta anche a spiegare la limitata capacità di far crescere cellule patologicamente affette in laboratorio a fini di studio.
Telomeri: terapia antinvecchiamento
I ricercatori stanno ora testando la loro nuova tecnica in altri tipi di cellule. “Questo studio è un primo passo verso lo sviluppo di tecniche per l’estensione dei telomeri al fine di migliorare le terapie cellulari e per il trattamento di disturbi legati all’invecchiamento accelerato negli esseri umani”, ha dichiarato John Cooke, MD, PhD. Cooke, un co-autore dello studio, era professore di medicina cardiovascolare a Stanford. Attualmente è presidente di scienze cardiovascolari presso la Houston Methodist Research Institute.
“Stiamo lavorando per capire di più sulle differenze tra i tipi di cellule, e di come possiamo superare queste differenze per consentire che questo approccio sia più universalmente utile,” ha affermato Blau, che è anche un membro dell’Istituto di Stanford per la biologia delle cellule staminali e Medicina rigenerativa. “Un giorno potrebbe essere possibile istruire le cellule staminali muscolari di un paziente con distrofia muscolare di Duchenne, per esempio, affinché possano estendere i loro telomeri. Ci sono anche implicazioni per il trattamento di malattie tipiche dell’invecchiamento, come il diabete e le malattie cardiache. Questa scoperta sta aprendo un’infinità di prospettive se consideriamo tutti i tipi di usi potenziali di questa terapia.”
Fonte: J. Ramunas, E. Yakubov, J. J. Brady, S. Y. Corbel, C. Holbrook, M. Brandt, J. Stein, J. G. Santiago, J. P. Cooke, H. M. Blau. Transient delivery of modified mRNA encoding TERT rapidly extends telomeres in human cells. The FASEB Journal, 2015; DOI: 10.1096/fj.14-259531
Carlo Makhloufi Donelli
Di questi argomenti abbiamo parlato anche qui:
https://giornalismolibero.com/morte-ma-se-le-cellule-sono-immortali-perche-moriamo/
