Rigenerazione cellulare: riportare indietro l'orologio del corpo

10 November 2013

Due gruppi di scienziati del Children’s Medical Center Research Institute (CRI) della University of Texas Southwestern hanno fatto scoperte complementari che aprono nuove strade nei tentativi di riportare indietro l'orologio del corpo per l'attività cellulare, consentendo di capire meglio le cellule staminali, la crescita e la rigenerazione tissutale.

Un team guidato dal Dr. Sean Morrison, direttore del CRI e Professore di Pediatria al Medical Center della UT Southwestern, ha individuato una proteina che lega l'RNA chiamata IMP1 che promuove l'auto-rinnovamento delle cellule staminali durante lo sviluppo fetale. L'auto-rinnovamento è il processo mediante il quale le cellule staminali si dividono per produrre altre cellule staminali, processo importante per la crescita dei tessuti durante lo sviluppo fetale e la rigenerazione dei tessuti durante la vita adulta.

Allo stesso tempo, dei ricercatori, incluso il Dr. Hao Zhu che dirige anch'egli un laboratorio del CRI ed è Professore Associato di Pediatria e di Medicina Interna alla UT Southwestern, hanno dimostrato che anche un'altra proteina che lega l'RNA, la Lin28a, promuove la riparazione dei tessuti, riattivando uno stato metabolico che ricorda lo stadio di sviluppo infantile.

La ricerca del dottor Zhu, pubblicata su Cell, mostra che la riattivazione della Lin28a - un gene che viene normalmente attivato nei tessuti fetali, ma non in quelli adulti - migliora sostanzialmente la ricrescita dei capelli e accelera la riparazione dei tessuti dopo lesioni all'orecchio e alle dita. "Il nostro lavoro ha scoperto che la Lin28a promuove la rigenerazione attraverso un meccanismo metabolico", ha detto il dottor Zhu. "Questa scoperta apre alla possibilità interessante che il metabolismo possa essere modulato per migliorare la riparazione dei tessuti, e quindi si potrebbero usare dei farmaci metabolici per promuovere la rigenerazione".

L'indagine del dottor Morrison, pubblicata sulla rivista on-line eLife, ha identificato una serie di geni, tra cui l'IMP1, che sono attivati solo all'interno di finestre di durata limitata, e controllano il passaggio evolutivo delle proprietà delle cellule staminali tra lo sviluppo fetale e l'età adulta. L'IMP1 è spento durante il tardo sviluppo fetale, in parte come conseguenza della crescita dell'espressione di una terza famiglia di molecole che legano l'RNA chiamate microRNA let-7. È importante sottolineare che le microRNA let-7 sono attivate durante il tardo sviluppo fetale, in parte a causa della diminuzione dell'espressione della Lin28a.

Entrambi i laboratori dei Dott. Morrison e Zhu hanno studiato molecole ai lati oppoti dello stesso percorso, quello che regola l'auto-rinnovamento della cellula staminale e la rigenerazione dei tessuti, modulando l'espressione di una rete di proteine RNA-leganti. "Questi risultati sono interessanti perché la reti regolate dalle let-7 sono state scoperte inizialmente in base alla loro capacità di regolare i tempi di transizione evolutive nei vermi", ha detto il Dr. Morrison. "Questa scoperta preliminare suggerisce che i meccanismi impiegati dalle cellule staminali dei tessuti di mammiferi per regolare i cambiamenti nelle loro proprietà nel corso del tempo, almeno in parte sono conservate e dipendono da meccanismi ereditati dagli invertebrati".

Uno studio precedente del laboratorio di Morrison aveva scoperto che l'espressione della let-7 aumenta in tutta l'età adulta, riducendo l'attività delle cellule staminali negli animali più vecchi. I risultati attuali indicano che l'IMP1 inibisce l'espressione dei geni che inducono le cellule staminali a impegnarsi in sorti specifiche, promuovendo l'espressione di geni correlati all'auto-rinnovamento. Ulteriori studi possono probabilmente identificare molti altri obiettivi genetici che permettono alle cellule staminali di adattare le loro proprietà alla crescita mutevole e alle esigenze della rigenerazione dei tessuti nel corso dell'intera vita di un organismo.

Insieme, questi studi dimostrano che una rete di proteine leganti l'RNA, attivate specificamente durante lo sviluppo fetale, promuovono la funzione delle cellule staminali e la crescita dei tessuti, regolando la proliferazione cellulare ed il metabolismo. La perdita di espressione di Lin28a e IMP1 nei tessuti adulti spiega in parte perché i tessuti adulti non crescono più e hanno un minore funzionamento delle cellule staminali dei tessuti fetali. Quindi, modulando la funzione di questi precorsi nelle cellule staminali adulte, può essere possibile migliorare la rigenerazione tissutale.

Il lavoro del Dr. Zhu è iniziato mentre era un borsista postdottorato nel laboratorio del dottor George Daley all'Ospedale Pediatrico di Boston. Hanno contribuito a questo studio altri componenti del laboratorio di Daley, compreso Shyh-Chang Ng, ed il dottor Daley è l'autore principale dello studio. Il lavoro nei laboratori di Zhu e Morrison è stato finanziato dal National Institutes of Health e dal Cancer Prevention and Research Institute of Texas.

Fonte: UT Southwestern Medical Center.

Riferimenti: Ng Shyh-Chang, Hao Zhu, T. Yvanka de Soysa, Gen Shinoda, Marc T. Seligson, Kaloyan M. Tsanov, Liem Nguyen, John M. Asara, Lewis C. Cantley, George Q. Daley. Lin28 Enhances Tissue Repair by Reprogramming Cellular Metabolism. Cell, 2013; 155 (4): 778 DOI: 10.1016/j.cell.2013.09.059

Pubblicato in utsouthwestern.edu (> English version) - Traduzione di Franco Pellizzari.

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