I ricercatori sono riusciti a ringiovanire le cellule della pelle da 30 anni

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Il nostro desiderio di ringiovanimento è quasi onnipresente nelle nostre società. Se l’aspetto fisico “giovane” è uno degli obiettivi, un’altra possibilità è fermare il progressivo deterioramento dei meccanismi cellulari, vettori di malattie, croniche, neurodegenerative, ecc. Inoltre, la popolazione mondiale sta invecchiando. Secondo le Nazioni Unite, una persona su sei nel mondo avrà più di 65 anni (16%) entro il 2050, rispetto a una su 11 nel 2019 (9%). Recentemente, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo metodo per invertire l’invecchiamento delle cellule umane di 30 anni, rivoluzionando la medicina rigenerativa.

L’invecchiamento è un processo continuo e graduale di alterazione naturale che inizia all’inizio dell’età adulta. Durante la prima mezza età, molte funzioni corporee iniziano a declinare gradualmente. Da un punto di vista biologico, quindi, l’invecchiamento è il prodotto dell’accumulo nel tempo di un’ampia gamma di danni molecolari e cellulari. Questi portano ad un progressivo deterioramento delle capacità fisiche e mentali, ad un aumento del rischio di malattia ed eventuale morte. Questi cambiamenti non sono lineari o regolari e non sono strettamente correlati al numero di anni. Ma anche se è inevitabile, l’invecchiamento può risentirne.

Pertanto, la medicina rigenerativa offre molte speranze. Quest’ultimo ha lo scopo di riparare, sostituire o rigenerare geni, cellule o organi difettosi per ripristinare il normale funzionamento. Ha quindi il potenziale per annullare i cambiamenti legati all’età. I trattamenti consistono nell’innesto sul paziente, nella zona lesa, nel ripristino delle cellule. Una volta annidati all’interno (o vicino) all’organo bersaglio, questi fanno il lavoro da soli, ripristinando i tessuti sani. Queste cellule di riparazione sono cellule staminali. In parole povere, sono cellule non specializzate – indifferenziate – capaci di un autorinnovamento infinito e, a seconda dell’ambiente in cui si trovano, possono dare origine alle varie cellule costituenti il tessuto.

La tecnica per ottenere queste cellule è un processo in cui le cellule somatiche vengono convertite in cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC). Consiste nel prendere praticamente ogni cellula di un adulto e riprogrammarlo geneticamente per renderlo pluripotente, cioè in grado di moltiplicarsi all’infinito e differenziarsi in tutti i tipi di cellule che compongono un organismo adulto – come una cellula staminale embrionale.

Purtroppo, dopo i numerosi passaggi necessari alla loro riprogrammazione, queste cellule iPSC perdono alcune delle loro funzioni specifiche acquisite con l’età. Somigliano spesso alle cellule fetali più delle cellule adulte mature. Di recente, un team di ricercatori del Babraham Institute di Cambridge ha sviluppato un metodo per riprogrammare le cellule in modo che diventino biologicamente più giovani mentre riacquistano una funzione cellulare specializzata. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista eVita†

Torna indietro nel tempo al “momento giusto”

Per preservare le proprietà specifiche delle cellule consentendo loro di essere ringiovanite, i ricercatori si affidano al lavoro di Shinya Yamanaka, che nel 2007 è stato il primo scienziato a dimostrare la capacità di convertire le cellule normali in cellule staminali. Questo processo richiede circa 50 giorni utilizzando quattro molecole chiave chiamate “fattori Yamanaka”. Questa capacità tecnica gli è valsa il Premio Nobel per la Fisiologia e la Medicina nel 2012. Inoltre, lavori recenti hanno dimostrato che l’epigenoma – qualsiasi modifica di una cellula che altera l’espressione dei geni senza alterare la sequenza del DNA sottostante – è già ringiovanito dalla prima fase della riprogrammazione (maturazione di fase). Ciò suggerisce che la riprogrammazione completa di iPSC non è necessaria per invertire l’invecchiamento delle cellule somatiche.

Di conseguenza, i ricercatori hanno utilizzato i fibroblasti cutanei di donatori di mezza età per capire quando interrompere il processo di riprogrammazione. Per prima cosa le hanno esposte ai fattori Yamanaka e hanno scoperto che le cellule hanno perso temporaneamente la loro identità di fibroblasti e l’hanno riacquistata dopo soli 13 giorni. Ciò può essere dovuto alla memoria epigenetica a livello di attivatori e/o all’espressione prolungata di alcuni geni dei fibroblasti. Questo nuovo metodo prende il nome di “riprogrammazione transitoria della fase di maturazione”.

Invecchiamento, questione di età cronologica o biologica?

Come il dott. Diljeet Gill, un post-dottorato nel laboratorio di Wolf Reik presso l’Istituto (che ha svolto il lavoro come studente di dottorato), ha spiegato in una dichiarazione: La nostra comprensione dell’invecchiamento a livello molecolare è migliorata negli ultimi dieci anni, portando a tecniche che consentono ai ricercatori di misurare i cambiamenti biologici legati all’età nelle cellule umane. Siamo stati in grado di applicare questo al nostro esperimento per determinare il grado di riprogrammazione del nostro nuovo metodo. †

Per verificare se il processo di rigenerazione fosse andato a buon fine, hanno esaminato da un lato quello che viene chiamato l’orologio epigenetico; il trascrittoma dall’altro. Quest’ultimo corrisponde a tutte le molecole di RNA messaggero di una cellula, repliche dei geni attivi in una cellula. Da parte sua, l’orologio epigenetico è un modello matematico che predice l’età misurando i livelli di metilazione del DNA in diversi siti del genoma.

Dovresti sapere che la metilazione del DNA è un processo in cui i gruppi metilici vengono aggiunti alla molecola del DNA, che può cambiare la funzione di un gene senza modificare la sequenza del DNA sottostante. Questa metilazione del DNA è essenziale per la crescita e lo sviluppo delle cellule sane ed è influenzata dallo stile di vita e da fattori ambientali. Gli orologi epigenetici possono quindi essere utilizzati per stimare l’età biologica di un tessuto, tipo cellulare o organo, confrontando l'”età di metilazione del DNA” (o età biologica) con l’età cronologica, in diversi tessuti. Utilizzando queste due misurazioni, le cellule riprogrammate corrispondevano al profilo di cellule di 30 anni più giovani rispetto ai set di dati di riferimento.

Implicazioni per la medicina rigenerativa

Di conseguenza, l’analisi ha mostrato che le cellule avevano trovato marcatori caratteristici delle cellule della pelle, in particolare osservando la produzione di collagene nelle cellule riprogrammate. I fibroblasti producono collagene. Questa molecola è presente nelle ossa, nei tendini e nei legamenti e aiuta a strutturare i tessuti ea guarire le ferite. I ricercatori hanno riscontrato una maggiore produzione di collagene da parte dei fibroblasti ringiovaniti rispetto alle cellule di controllo (che non avevano subito il processo di riprogrammazione).

Inoltre, abitare, i fibroblasti si spostano nelle aree da riparare. I ricercatori hanno quindi testato questa capacità in cellule parzialmente ringiovanite. Per fare questo, tagliano uno strato di cellule, come un taglio nella pelle. Hanno scoperto che i loro fibroblasti trattati si muovevano nello spazio più velocemente delle cellule più vecchie. I ricercatori sottolineano che questo è un segno promettente per la futura capacità di creare cellule in grado di guarire meglio le ferite.

Infine, l’analisi del suddetto trascrittoma ha rivelato segni di ringiovanimento a livello di due geni specifici coinvolti in malattie e sintomi legati all’età: il gene APBA2, associato al morbo di Alzheimer, e il gene MAF, che ha un ruolo nello sviluppo della cataratta. Il professor Wolf Reik, che sta conducendo lo studio, afferma: “ Questo lavoro ha implicazioni molto interessanti. In definitiva, possiamo identificare i geni che ringiovaniscono senza riprogrammare e mirare in modo specifico a quei geni che riducono gli effetti dell’invecchiamento †

Anche se il meccanismo alla base della riprogrammazione temporale non è completamente compreso, gli scienziati ritengono che le regioni chiave del genoma coinvolte nella formazione dell’identità cellulare potrebbero sfuggire al processo di riprogrammazione. Gill conclude: I nostri risultati rappresentano un importante passo avanti nella nostra comprensione della riprogrammazione cellulare. Abbiamo dimostrato che le cellule possono essere ringiovanite senza perdere la funzione e che il ringiovanimento tenta di ripristinare alcune funzioni delle vecchie cellule. Il fatto che abbiamo anche osservato un’inversione degli indicatori dell’invecchiamento nei geni correlati alla malattia è particolarmente promettente per il futuro di questo lavoro. †