Come fanno le salamandre a rigenerare magicamente le parti del corpo che hanno perso?

Osservando singolarmente alcune cellule di salamandre geneticamente modificate, alcuni scienziati hanno trovano una spiegazione del tutto inaspettata.

Nelle salamandre le cellule delle parti che subiscono amputazioni, piuttosto che regredire nel tempo allo stato embrionico, diventano semplicemente versioni un pò meno mature di quello che erano in precedenza.

Questo studio potrà aprire nuove strade per ricerca sulla rigenerazione dei tessuti umani.

“Per la complessa rigenerazione di un arto le cellule non devono tornare indietro tanto quanto credevamo, ha detto la co-autrice della ricerca Elly Tanaka dell’Istituto di biologia cellulare del Max Planck. “C’è un’alta possibilità che anche le cellule umane o quelle dei mammiferi possano essere indotte a fare la stessa cosa”.

Da Aristotele a Voltaire e Charles Darwin, grandi pensatori sono stati affascinati dalla rigenerazione delle salamandre, anche se l’avevano capita appena. (Aristotele addirittura aveva confuso le salamandre con i serpenti, attribuendo a questi ultimi anche la capacità di potersi far ricescere nuovi occhi). È solo negli ultimi decenni che gli scienziati sono stati in grado di studiare il fenomeno in modo più specifico.

I ricercatori hanno scoperto che nelle salamandre axololt (Ambystoma mexicanum) la rigenerazione dei tessuti comincia da un gruppo di cellule, il cosidetto blastema che si forma all’inizio dell’arto che è stato perso. Dal blastema di sviluppano la pelle, il muscolo, l’osso, i vasi sanguigni e i neuroni che poi vanno a formare una parte funzionante, completamente identica a quella che era stata persa.

I ricercatori sperano che questa scoperta un giorno possa essere applicata all’uomo e hanno ipotizzato che via via che le cellule compongono il blastema si de-differenziano e diventano pluripotenti, capaci cioè di svilupparsi in qualsiasi tipo di tessuto. Anche le cellule embrionali sono pluripotenti così come le cellule che sono state geneticamente riprogrammate grazie ad un processo conosciuto come “pluripotenza indotta”

Questo tipo di cellule fino ad ora hanno alimentato la speranza di poter sostituire tessuti persi o ammalati. ma sono anche difficili da controllare e sono più soggette a diventare cancerose.

Se Tanaka avesse ragione ragione sostenendo che il blastema non diventa pluripotente, allora il suo studio potrebbe evidenziare nuove possibilità non solo per le salamandre ma anche per le persone umane. Piuttosto che spingersi ai limiti della sperimentazione sulle cellule forse i ricercatori potrebbero usare gli strumenti offerti dalla natura.

“Coloro che lavorano sulle cellule staminali cercano di de-differenziare le cellule in modo articificiale” ha detto Alejandro Sánchez Alvarado, biologo della Howard Hughes Medical Institute che lavora sulle staminali ma che non fa parte del gruppo di ricerca che ha effettuato la scoperta. “Capire ciò che succede nelle salamandre sarà molto importante per la comunità scientifica che si occupa di medicina rigenerativa perché queste specie da 360 milionoi di anni hanno trovato un modo naturale di differenziare i propri tessuti”.

Il team di Tanaka ha aggiunto un gene che crea una proteina marcatrice fosforescente nel genoma delle salamandre axololt, poi hanno rimosso dalle loro uova le cellule che sarebbero diventate le zampe. Hanno poi fuso le cellule in nuove uova e quando queste sono poi si sono ssviluppate in salamandre mature, le cellule delle loro zampe, viste al microscopio, brillavano.

Quando i ricercatori hanno amputato le zampe della salamandra queste sono ricresciute e anche le cellule delle nuove zampe contenvano la proteina fosforescente e brillavano sotto il microscopio. In questo modo gli scienziati hanno potuto osservare la formazione del blastema e tutti i dettagli della ricrescita delle cellule delle zampe delle salamandra.

Contrariamente a quanto ci si potesse aspettare, le cellule della pelle che hanno composto il blastoma, nella fase successiva alla divisione cellulare sono diventate cellule di pelle, i muscoli sono diventati muscoli, e le cartilagini si sono sviluppate in cartilagini. Sono bastate le cellule situate appena sotto la pelle a ricreare più di un tipo cellulare.

“Fino ad ora non sapevamo se la particolarità delle salamandre fosse quella di riuscire a far regredire le proprie cellule da adule a pluripotenti – e se dunque avremmo dovuto ricercare i meccanismi attraverso i quali riescono a farlo – o, come è emerso nel nostro sudio, se non si deve affatto cercare di far tornare queste cellule allo stadio pluripotente” ha detto Tanaka.

Se questa incredibile assenza di pluripotenza sia universale ancora non si sa. L’esperimento dovrà ora essere ripetuto in altre specie di salamandre.

È possibile che il meccanismo delle axolotl sia diverso da quello delle altre salamandre ma se i risultati di Tanaka saranno confermati si aprirà un nuova strada per la ricerca sulle staminali. Per un corpo è infatti più semplice accettare cellule che sono state solo parzialmente riprogrammate, come quelle del blastema degli asolotl, piuttosto che cellule embrioniche o totalmente riprogrammate.

Le salamandre vanno indietro nel tempo solo di pochi passi senza dover chiedere alle loro cellule di stargli dietro. Ha detto said Sánchez Alvarado.

Questo approccio si è rivelato promettente nel laboratorio del co-direttore del Harvard Stem Cell Institute, che lo scorso anno ha applicato una riprogrammazione parziale alle cellule di pancreas che poi hanno formato atrli tipi cdi cellule pancreatiche. “Questo rappresenta un approccio parallelo al modo di creare cellule nella medicina rigenerativa, ha detto Douglas Melton dopo l’esperimento. “ Se abbiamo cellule in abbondanza di un certo tipo e ne abbiamo bisogno di un’altra, che bisogno c’è di andare indietro fino alle staminali?”

La prossima speranza di Tanaka è decifrare le istruzioni genetiche che regolano la formazione del blastema. Ma a prescindere dalla diatriba tra pluripotenza contro riprogrammazione parziale, lo sviluppo di un axolotl geneticamente modificato come modello per la ricerca nella medicina rigenerativa resta significativo.

“Lo sappiamo fin dai tempi di Aristotele ma è soltanto ora, questa settimana, che è avvenuta la pubblicazione di una ricerca che ci dice quale siano certe dianamiche cellulari – ha detto Sanchez Alvarado. “ Siamo ancora agli albori, questa è la prima di molte scoperte”.

Fonte: Wired