Solide fondamenta!

Quello appena passato è stato un decennio ricco di ricerche fantastiche! Noi di Scienziatimatti, dopo accurate riflessioni, abbiamo deciso che le aree di ricerca che più ci hanno entusiasmato negli anni ‘10 sono:


Inauguriamo il 2020 parlando dell’incontro tra fisica e biologia, la meccanobiologia, e cominciamo l’articolo con un QUIZ:

Quale tra queste due case ci sembra più solida e sicura?

La risposta può sembrarci scontata, ma se ci mettiamo nei panni di una cellula, forse la scelta diventa più difficile: una cellula non ha occhi per analizzare la situazione, quindi non vede tutto ciò che noi vediamo. La cellula può però andare ad esplorare i luoghi in cui sono costruite le due case ed utilizzare tutte le sue antenne (i recettori) per carpire il maggior numero possibile di informazioni. 

Gli Scienziatimatti di oggi studiano da anni le antenne che permettono alle cellule di capire se un terreno è rigido e solido o se è molle e sabbioso

Un tipo di recettore utilizzato per tale compito si chiama “contractile unit” (CU) ed è una struttura composta da tante proteine, non ancora tutte conosciute, assemblate insieme e collegate allo scheletro della cellula (il citoscheletro). 

Usando le CU, le cellule analizzano il terreno su cui camminano e, se il terreno è abbastanza solido, allora si riproducono (proliferano) e fanno crescere il nostro corpo. Se invece il terreno è troppo molle, le cellule capiscono che proliferare sarebbe dannoso per il corpo perché ad un certo punto tutto sprofonderebbe. Allora attivano un programma di autodistruzione chiamato anoikis (dal greco: essere senza casa).

In questo modo, solo le cellule che hanno trovato fondamenta solide contribuiscono alla nostra crescita e tutto procede per il meglio.

Gli Scienziatimatti si sono detti: ehi, ma un tumore è un ammasso di cellule che cresce senza controllo in posti in cui non le cellule non dovrebbero proliferare. Possibile che le cellule dei tumori non sappiano distinguere tra terreni solidi e molli?

Hanno preso così cellule di vari tipi di tumori e le hanno fatte crescere in laboratorio su superfici soffici o rigide, confrontandole con cellule sane. Su terreni soffici le cellule sane morivano, mentre le cellule tumorali sopravvivevano e crescevano allegramente. 

Varie cellule sono state messe su un terreno sofficissimo per vedere se crescevano o no. Le macchie scure che vediamo sono ammassi di cellule. Non c’è traccia delle cellule sane, mentre le cellule tumorali, non importa il tipo di tumore da cui sono state prese, sopravvivono tranquillamente. Le linee bianche sono lunghe 400 µm. (Da Yang et al. 2019).

I ricercatori hanno visto che a tutte le cellule tumorali analizzate mancava almeno un componente fondamentale delle CU. Reinserendo il componente mancante di ogni linea cellulare, le cellule tumorali riacquistavano la capacità di distinguere tra soffice e rigido!

Per scoprire quali proteine si celavano all’interno delle cellule, gli scienziati hanno usato una tecnica chiamata Western Blot (immagine di sinistra) che permette di separare le proteine in base al loro peso (misurato in kilo Dalton, kDa, i numeri che vediamo a sinistra). Le bande scure che vediamo sull’imagine ci dicono quanta proteina c’è dentro le cellule: più la banda è scura, più proteina c’è.
Le cellule Cos7 per esempio non hanno Myosin IIA. I ricercatori hanno reinserito Myosin IIA nelle cellule Cos7 e le hanno messe su terreni molli. Sorpresa: le cellule tumorali «corrette» morivano come le cellule sane (immagine in alto a destra)!
Le MDA-MB-231 invece non avevano la proteina Tpm e reinserire questa proteina è stato sufficiente per far morire le cellule su terreni molli (immagine in basso a destra). Le bande bianche sono lunghe 400 µm. (Da Yang et al. 2019).

E se ripristinando la capacità di distinguere tra soffice e rigido riuscissimo ad uccidere un tumore? 

Gli Scienziatimatti hanno preso le cellule tumorali in cui era stato corretto il difetto e le hanno impiantate in un modello molto semplice di organismo: un uovo.

Mentre le cellule tumorali crescevano e davano vita ad un tumore enorme, le cellule tumorali modificate non riuscivano ad attecchire e dopo pochi giorni morivano!

I ricercatori hanno aperto con attenzione un uovo di gallina (terreno molle!) e ci hanno iniettato le cellule tumorali o le cellule tumorali “corrette”. Dopo alcuni giorni per lasciare il tempo alle cellule di crescere, i ricercatori hanno guardato al microscopio se le cellule che avevano iniettato erano cresciute o no. Le cellule tumorali “corrette” non erano cresciute!! (Da Yang et al. 2019).

Adesso bisognerà riprodurre queste osservazioni nell’uomo e non sarà semplice, ma queste buone fondamenta sono un bel punto di partenza!


Qui il link alla ricerca originale: https://doi.org/10.1038/s41563-019-0507-0

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Neuroni

Malattie neurodegenerative: vi shPIEZO in due!

Uno degli organi più complessi del nostro corpo è senza dubbio il cervello. È un supercomputer senza eguali, in grado di immagazzinare quantità enormi di dati e richiamarli a piacimento. Memorizza qualsiasi genere di informazioni, dalle immagini alle emozioni, anche se non sappiamo come fa. Insomma, è un capolavoro tecnico-informatico! 

Purtroppo con l’età il rischio di malattie neurodegenerative aumenta e la memoria peggiora sempre di più. Per di più sappiamo che in genere i danni al cervello sono permanenti. Infatti, mentre quasi tutti gli altri organi possono auto-ripararsi producendo cellule nuove in risposta ad un danno, nel cervello questa capacità è praticamente assente.

Capire come mai le cellule nervose hanno bloccato la loro capacità di riprodursi in risposta ai danni potrebbe essere un’arma contro le malattie neurodegenerative.

Gli Scienziatimatti di oggi hanno perciò deciso di studiare un tipo quasi sconosciuto di cellule del cervello, le cellule progenitori degli oligodendrocitici, o più semplicemente, le OPC (dall’inglese “oligodendrocyte progenitor cells”), che, sembra, possono dividersi anche nei cervelli adulti.

Ed in effetti le OPC nel cervello di ratti giovani si riproducevano (proliferavano). Le stesse cellule però non si dividevano più una volta che i ratti invecchiavano. 

Sbalorditivamente, se le OPC venivano prese dal cervello di un ratto anziano e trapiantate dentro il cervello di un ratto giovane, allora ricominciavano a proliferare!

Queste sono foto di pezzetti di cervello di ratto fatte 14 giorni dopo il trapianto di cellule. Per riconoscerle, le cellule trapiantate sono marcate in verde (grazie alla proteina GFP). In rosso c’è OLIG2, una proteina che esiste solo sulle OPC. Infine, EdU (in grigio, indicato da freccette blu per facilitarci l’osservazione) ci dice quali cellule si stanno dividendo. A sinistra abbiamo le OPC di ratti giovani (nOPC – Neonatal OPC) trapiantate in altri cervelli giovani (nCNS) ed a destra ci sono cellule di ratti anziani (aOPC) trapiantate in cervelli giovani (nCNS). Le cellule in proliferazione (colorate con EdU) sono state contate ed il risultato è il grafico che vediamo nell’immagine. Dopo il trapianto in cervelli giovani, le cellule giovani e le cellule anziane proliferano in ugual misura. La barra bianca è lunga 50 µm (da Segel et al. 2019).

Quindi ci deve essere qualcosa nel ratto anziano che impedisce alle OPC di riprodursi. 

Una differenza tra cervelli giovani e cervelli anziani è la consistenza dell’organo: più si invecchia e più il cervello si irrigidisce. Che la rigidità sia la causa della mancata proliferazione?

Le OPC estratte da un cervello anziano sono state messe su una superficie soffice e… Bingo! Le OPC anziane ricominciavano a comportarsi come le OPC giovani. Viceversa, se le OPC giovani venivano messe su una superficie rigida, queste invecchiavano di colpo e smettevano di proliferare.

I ricercatori hanno estratto OPC da cervelli anziani (aOPC, riga in alto) o da cervelli giovani (nOPC, riga in basso), poi le hanno messe su una superficie rigida (stiff, a sinistra) o su una superficie soffice (soft, a destra). Sox10, una proteina che hanno soltanto le OPC è stata colorata in rosso. Tra le OPC, quelle che si stanno dividendo sono colorate in verde (EdU). Vediamo che sia le OPC anziane che quelle giovani si dividono di più quando sono su superfici morbide (nella colonna di destra ci sono più cellule verdi).  La linea bianca stavolta indica 40 µm (da Segel et al. 2019).

Tutto questo è affascinante, ma si può far tornare soffice un cervello anziano? Purtroppo una volta che un organo è diventato rigido è molto difficile tornare indietro. 

Se vogliamo intervenire sulle OPC allora dobbiamo capire più di preciso cosa succede alle cellule quando il cervello si indurisce. 

A sinistra vediamo PIEZO1 (celeste) chiuso che non lascia passare lo ione Calcio ( Ca²+) dentro la cellula. A destra invece PIEZO1 è aperto e lo ione calcio entra nella cellula attraversando i fosfolipidi della membrana plasmatica.

I nostri scienziati si sono così imbattuti in PIEZO1, una proteina che si attiva su superfici rigide. PIEZO1 è un canale transmembrana, ovvero una proteina che attraversa la membrana plasmatica da un lato all’altro e che quando si attiva si apre e fa entrare nella cellula un segnale molto usato dai neuroni, lo ione Ca²+ (Calcio), bloccando così la proliferazione. I ricercatori hanno visto che man mano che le OPC invecchiavano, PIEZO1 aumentava e, come se non bastasse, restava aperto più a lungo nei cervelli anziani per via dell’ambiente più rigido.

Eliminando PIEZO1 dalle OPC di ratti anziani con mirabolanti tecniche di ingegneria genetica, le OPC dentro i cervelli anziani ricominciavano a dividersi in risposta ad un danno neurodegenerativo!

Grazie ad un virus modificato geneticamente (Adeno Associated Virus, AAV), gli Scienziatimatti hanno tolto PIEZO1 dalle OPC (AAV Piezo1 KD, dal nome della tecnica “KnockDown”). Come controllo sono stati usati dei virus modificati geneticamente, ma inefficaci nei confronti di PIEZO1 (AAV NT).
I ricercatori hanno poi generato un danno nel cervello di ratti anziani che ha causato la perdita della mielina (come succede nella sclerosi multipla) e, come possiamo vedere dalle immagini, i topi anziani da cui è stato eliminato PIEZO1 sono stati in grado di riparare parzialmente il danno producendo nuova mielina (in rosso) nella zona danneggiata (indicata da una linea bianca). La scala di riferimento indica 100 µm (da Segel et al. 2019).

A volte la scienza vera è addirittura più incredibile di quella che vediamo nei film! Grazie agli Scienziatimatti di oggi, siamo un passo più vicini alla cura delle malattie neurodegenerative!


Qui il link alla ricerca originale: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1484-9

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Corsa ad ostacoli contro i tumori

Pronti, partenza, via! 

Gli scienziatimatti di oggi hanno dato il via ad una corsa ad ostacoli dove le concorrenti sono cellule di tumori del seno o della pelle.

Il percorso è stato sapientemente costruito dalle mani dei ricercatori con l’intento di mimare quello che succede nel corpo umano quando una cellula si stacca dal tumore per andare a formare una metastasi. La cellula pioniera si troverà in un ambiente nuovo, lo spazio interstiziale, pieno di liane (fibre di collagene) e cunicoli contorti in cui bisogna fare le acrobazie per riuscire a muoversi. Per fortuna, nella maggior parte dei casi, la cellula resterà impantanata in questa giungla e morirà. Ma sappiamo purtroppo che le metastasi esistono, ed anzi spesso sono più pericolose dei tumori primari.

L’idea dei ricercatori è stata perciò di selezionare le cellule vincitrici della corsa ad ostacoli, quelle che nel corpo avrebbero formato delle metastasi, per capire cosa le rendeva più atletiche delle altre cellule tumorali.

1. Le cellule provano a passare attraverso dei passaggi molto stretti. 2. La cellula prova a tastare il passaggio per capire se può farcela ad attraversarlo e poi prova a strizzarsi (3), ma se il nucleo non passa, non c’è niente da fare e la cellula tornerà indietro. 4. La cellula prova a deformare il nucleo. Se il nucleo si deforma troppo, esplode e la cellula muore. Se invece il nucleo passa, allora la cellula ce l’ha fatta ed ha vinto la gara (5).
I ricercatori hanno confrontato le cellule in 1. con le cellule in 5.

Le cellule campionesse erano mediamente più piccole delle altre, cosa che spiegherebbe la loro abilità ad insinuarsi negli stretti cunicoli che erano gli ostacoli della corsa. 

Ma la dimensione della cellula non è troppo importante dal momento che una cellula può strizzarsi per passare attraverso pertugi microscopici. Invece il nucleo, il contenitore del DNA, non può essere schiacciato troppo e quindi le sue dimensioni sono in genere determinanti. Stranamente, i nuclei delle cellule super-atletiche erano di dimensioni simili a quelli delle altre cellule e, per di più, erano più rigidi, quindi meno deformabili!

Il citoscheletro (l’equivalente dei nostri tendini, muscoli ed ossa) delle cellule atlete era però molto diverso da quello delle altre cellule e questo rendeva le cellule campionesse molto più flessibili e soffici delle altre.

In bianco vediamo l’actina, un componente del citoscheletro delle cellule. In rosso una proteina chiamata FAK, un altro componente del citoscheletro. Vediamo che le cellule “atlete” (nella colonna di destra) hanno molte meno fibre bianche rispetto alle cellule nella colonna di sinistra.
La riga bianca indica una lunghezza di 5 µm. (figura adattata da Rudzka et al. 2019)

Per capire cosa causasse questa differenza, le cellule atlete sono state analizzate con una tecnica che è in grado di dirci quali geni sono accesi e quali spenti (RNA-seq). 

La serie di eventi scritta qui sotto viene chiamata il dogma della biologia perché in genere (in genere, non sempre!) funziona così: le cellule leggono il prezioso DNA nel nucleo, ne copiano delle parti sull’RNA, e spediscono gli RNA fuori dal nucleo dove servono da istruzioni per costruire le proteine.

DNA → RNA → Proteine

Gli Scienziatimatti si sono accorti così che una proteina risultava particolarmente attiva nelle cellule atlete. Questa proteina si chiama ERK ed è una vecchia conoscenza per gli oncologi; infatti è superattivata nella stragrande maggioranza dei tumori. 

Si è sempre pensato che ERK dicesse alle cellule di dividersi (proliferare), facendo così crescere i tumori. Gli scienziatimatti hanno scoperto che in più, ERK fa diventare più soffici le cellule, rendendole più brave a metastatizzare.

Spegnendo ERK nelle cellule atletiche il loro citoscheletro tornava normale e le cellule tornavano ad essere rigide nei movimenti e poco atletiche

Le cellule che ricevono la medicina in grado di spegnere il segnale di ERK tornano ad avere le fibre di actina dappertutto e la proteina FAK ai lati come le cellule non selezionate che abbiamo visto nell’immagine precedente (Rudzka et al. 2019)

Purtroppo i tumori si adattano in fretta alle terapie contro ERK ed acquisiscono delle resistenze che li rendono immuni a queste medicine. Quindi sarà necessario studiare nuovi metodi per spegnere questo segnale, ma da oggi lo si potrà fare con una certezza in più: che le nuove terapie potranno essere efficaci anche nel combattere le metastasi.



Qui il link alla ricerca originale: https://jcs.biologists.org/content/132/11/jcs224071

Infrarosso di sera…

Che superpotere volevamo da bambini? Attenzione perché gli Scienziatimatti di oggi potrebbero averci accontentati creando il superpotere della visione notturna!

I nostri occhi vedono solo alcuni colori, o meglio, lunghezze d’onda. La luce infatti è fatta di onde che viaggiano a distanze più o meno grandi le une dalle altre, trasportando pacchetti di energia. I raggi X, quelli delle radiografie, sono come i cavalloni al mare: potenti onde ravvicinate, così forti da attraversarci la pelle e farci una foto alle ossa. Se caliamo un po’ l’intensità delle onde, arriviamo allo spettro luminoso detto visibile: qui le onde portano l’energia giusta per attivare i nostri fotorecettori (le cellule che abbiamo sulla nostra rètina) che si accendono solo quando ricevono questa quantità di energia, non di più, non di meno.

Riducendo ancora l’energia delle onde, arriviamo ai raggi infrarossi, che molti animali usano per vedere al buio, ma che non sono percepiti dai nostri occhi.

E se volessimo vedere al buio anche noi? I ricercatori hanno preso delle speciali nanoparticelle che si attivano precisamente con la quantità di luce trasportata dalle onde infrarosse, né più né meno. Una volta accese, le nanoparticelle sparano pacchi di energia più grandi, sufficienti ad attivare i nostri fotorecettori. Le nanoparticelle sono state iniettate negli occhi di un topo e…

… Sarebbe stato bello poter gridare “Eureka”, ma visto che i topi non parlano, è stato necessario fare degli esperimenti per capire se effettivamente avessero acquistato il superpotere.

La nostra pupilla si restringe se la illuminiamo. Anche le pupille dei topi con le nanoparticelle si restringevano in presenza di una luce infrarossa, mentre quelle dei topi senza nanoparticelle non cambiavano aspetto.



Solo le pupille dei topi con le nanoparticelle (colonna di destra) si restringono in risposta alla luce infrarossa (Ma et al 2019)

Wow! Adesso possiamo proprio gridare EURE… un momento: anche se l’occhio risponde, non significa necessariamente che “vediamo la luce”. Per “vedere”, gli occhi devono trasmettere l’informazione al cervello che costruisce un’immagine e ci fa capire cosa abbiamo di fronte. Siamo sicuri che i topi riescano a distinguere oggetti e forme?

I roditori sono stati messi allora in una vasca d’acqua divisa in due corsie contraddistinte da insegne luminose a forma di triangolo o di cerchio. All’estremità di una corsia è stata posizionata un’isoletta nascosta a pelo d’acqua. Ai topi è stato insegnato che l’isola si trovava sempre in corrispondenza del cerchio o del triangolo e questi hanno imparato. Poi sono state usate insegne infrarosse. Ecco che solo i topi con le nanoparticelle hanno imparato!


I topi con le nanoparticelle hanno imparato che nella corsia dove compare il triangolo c’è una piattaforma dove possono riposarsi e così nuotano in quella direzione (Ma et al 2019)

Per di più, la luce del sole non disturbava i super-topi, mentre un visore infrarosso classico funziona solo nel buio totale e ci acceca se proviamo ad utilizzarlo di giorno! EUREKA!

Tale tecnologia potrebbe essere utilizzata per darci un superpotere fighissimo, ma anche per curare persone che soffrono di malattie degenerative della retina e perdono progressivamente la vista. Spesso alcune cellule sulla retina si salvano dalla malattia, ma hanno bisogno di pacchetti di energia aggiuntivi per attivarsi. Le nanoparticelle potrebbero amplificare la luce in arrivo facendo accendere le cellule superstiti e restituendo la vista a chi l’ha perduta.

Per i curiosi, ecco un video cartone che i ricercatori hanno fatto per riassumere i loro risultati!


Qui il link alla ricerca originale: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.01.038

OH NOO! L’articolo è a pagamento!! Sci-hub è un sito illegalissimo che ci fa accedere gratis agli articoli a pagamento. Ma Sci-hub è male! Mooolto meglio pagare di nuovo per leggere un articolo per il quale gli scienziati hanno già pagato gli esperimenti, gli editori del giornale, ed i costi di pubblicazione!


Piccoli alleati per combattere i tumori

Abbiamo già sentito parlare dei batteri, quegli esserini a volte patogeni (che ci fanno cioè ammalare se li incontriamo) e a volte invece innocui o addirittura utili come quelli che ci aiutano a digerire il cibo (il microbiota nell’intestino!).

Per difendersi da altri microorganismi o semplicemente come scarto del loro metabolismo, alcuni batteri producono sostanze con effetto antitumorale. In genere però ne producono in quantità minuscole, non sufficienti per eventuali terapie nell’uomo. Queste sostanze vengono quindi riprodotte in laboratorio per essere usate nelle chemioterapie (ebbene sì, tanti farmaci li abbiamo solo copiati dalla natura, non li abbiamo inventati noi!).

Un’altra caratteristica interessante dei batteri è la loro capacità innata di intrufolarsi nei tumori e di crescere al loro interno. Questo può dipendere da vari motivi, tra cui:

  • i tumori potrebbero proteggere i batteri dal nostro sistema immunitario, il quale normalmente gli da la caccia.
  • Spesso nei tumori c’è poco ossigeno e batteri anaerobi (che crescono cioè in assenza di ossigeno) potrebbero trovarvi quindi una casa accogliente.

La trovata geniale: i batteri potrebbero essere utilizzati come veicoli per trasportare farmaci dentro i tumori. Basterebbe trovare un modo per fargli produrre più sostanze antitumorali. Se questo trucco funzionasse, diventerebbe possibile produrre chemioterapici direttamente dentro il tumore, riducendo quindi gli effetti collaterali ed aumentando l’efficacia dei trattamenti.

Degli scienziati matti hanno deciso di testare questa ipotesi avvalendosi di un batterio comunissimo che non causa malattie nell’uomo: l’Escherichia coli (per gli amici, E.coli). Questo batterio genera ossido nitrico (formula chimica: NO), una sostanza capace di uccidere alcuni tipi di cellule tumorali.

Per l’incursione in territorio tumorale, gli E.coli sono stati equipaggiati con armi potenti: sono stati rivestiti di nanoparticelle che si attivano con la luce ultravioletta e rilasciano energia che può essere utilizzata dai batteri stessi per aumentare il loro metabolismo e produrre più ossido nitrico.

(A) Rappresentazione della produzione dei batteri armati di nanoparticelle. (B) Immagine al microscopio elettronico di un’E.coli (arancione) coperta di nanoparticelle (viola).
Da Zhen et al. 2018

I mini-soldati sono stati iniettati in topi malati di cancro con risultati stupefacenti: andando alla ricerca di un ambiente senza ossigeno, gli E. coli sono riusciti a penetrare proprio nel cuore del tumore, dove le chemioterapie classiche a volte non riescono ad arrivare. Da lì hanno ucciso le cellule malate a colpi di ossido nitrico!

Qui è stata usata una sostanza che emmette luce verde quando manca ossigeno (situazione detta ipossia o, in inlglese, hypoxia, che è l’opposto di normoxia). Nell’immagine vediamo che i batteri (in rosso) si accumulano solo dove manca ossigeno. Da Zhen et al. 2018.

In questo grafico possiamo vedere come il tumore abbia smesso di crescere grazie ai batteri armati (CCN@E.coli).

Sulle X vediamo il tempo che passa. Sulle Y le dimensioni del tumori. Vediamo che il tumore trattato con batteri armati (E.coli @CCN), la linea nera, non aumenta di dimensioni. Le tre stelline a destra significano che la linea rossa e la linea nera sono statisticamente diverse, cioè l’esperimento è riproducibile. Da Zhen et al. 2018.

Il rischio più grande di un simile trattamento è che il nostro corpo scopra gli E.coli e decida di attaccarli in quanto invasori. L’attacco può danneggiare anche le nostre cellule scatenando una setticemia, una grave infiammazione estesa a tutti gli organi che ci può far morire.

Nessuno dei topi trattati ha però avuto febbre, né altri segni di infiammazione. Quindi pare che i batteri scelti dai ricercatori siano abbastanza tollerati dal corpo!

Forse i lettori più attenti lo avranno già notato: il tumore purtroppo non scompare del tutto, ma già il fatto che smetta di crescere è un grande traguardo.

In ogni caso questa ricerca ci mostra ancora una volta quanti ricercatori siano impegnati nella battaglia contro il cancro e quanto la fantasia sia utile nello sviluppare nuove terapie.



Qui il link alla ricerca originale: https://rdcu.be/bqHQc

Il mistero della memoria delle cellule

La biologia e la fisica si stanno avvicinando sempre di più l’una all’altra e, come succede ogni volta che due realtà diverse si mescolano, da questo incontro stanno nascendo cose straordinarie.

Fino a pochi anni fa i biologi se ne stavano a guardare cosa succedeva alle loro cellule, mentre i fisici nel laboratorio accanto studiavano le proprietà dei materiali come rigidità, elasticità, resistenza alla pressione, eccetera. Poi un giorno, uno scienziato distratto è entrato nel laboratorio sbagliato e si è accorto che le cellule erano in grado di rispondere a cambiamenti delle caratteristiche fisiche dell’ambiente che le circondava! Era nata la meccanobiologia (o biofisica).

Una delle proprietà dei materiali più studiate nella meccanobiologia è la rigidità. Le cellule del nostro corpo sono spesso sottoposte a cambiamenti di rigidità. Per esempio i tumori solidi sono sempre più rigidi del tessuto sano dal quale derivano. Se ci pensiamo, il tristemente famoso tumore al seno è inizialmente individuato come una massa dura al tatto. Non si sa ancora esattamente come fanno, ma le cellule che “sentono” un aumento di rigidità nell’ambiente che le circonda iniziano a riprodursi (proliferare) ed a spostarsi più velocemente. Lo spostamento delle cellule, detto migrazione, è alla base della disseminazione delle metastasi.

L’articolo di oggi parla di rigidità ed è particolare perché propone un concetto che potrebbe sembrare pseudoscientifico, ma che è reale e misurabile, seppure non sia ancora totalmente spiegabile.

L’idea: è possibile che le cellule si ricordino delle proprietà fisiche dell’ambiente in cui sono state e si comportino di conseguenza?

Per esempio: una cellula tumorale si trova in un habitat rigido. Una cellula che migra lontano dal tumore però sarà di nuovo in un ambiente soffice. Pur essendo in un ambiente soffice, la cellula fuggiasca potrebbe continuare a spostarsi velocemente visto che si è allenata in una zona rigida e magari le metastasi potrebbero venire fuori dalle cellule fuggiasce più allenate.

La risposta: ! Le cellule che sono state addestrate in uno spazio rigido si muovono più velocemente delle cellule senza addestramento.

Questa immagine è stata creata seguendo per 3 giorni la migrazione di un gruppo di cellule.

Picture2

A velocità crescenti delle cellule corrispondono sfumature via via più accese di rosso. Nella colonna di destra ci sono le cellule addestrate alla rigidità (stiff priming) e, anche senza capire perfettamente l’immagine, si vede subito che a destra c’è più rosso che a sinistra.

Non è chiaro come facciano le cellule a ricordarsi di questo addestramento.

Gli autori propongono che c’entri qualcosa una proteina chiamata YAP, già nota ai meccanobiologi perché necessaria alle cellule per interpretare la rigidità del loro habitat. YAP si accende in spazi rigidi, ma si spegne rapidamente non appena la cellula arriva in uno spazio soffice. Quindi YAP non può essere la sola spiegazione di questo effetto memoria delle cellule che per ora resta un intrigante mistero!


Qui il link alla ricerca originale:

10.1016/j.biomaterials.2017.09.012

P.s. Come abbiamo già scritto in passato, non consigliamo affatto di usare sci-hub per accedere gratuitamente alle ricerche!  😉