Le cellule fanno la ola: studiare le coreografie di segnali biochimici per combattere i tumori
Il nostro corpo è formato da trilioni di cellule, ma non si tratta di semplici mattoncini. Si muovono, comunicano e, sorprendentemente, sanno fare la ola, proprio come gli spettatori di uno stadio quando si alzano e si abbassano in sincronia creando l’effetto visivo di un’onda. Studiando come comunicano, abbiamo scoperto che le cellule si scambiano informazioni attraverso onde di attività enzimatiche: un linguaggio che mantiene i tessuti in salute, ma che nei tumori può trasformarsi in una resistenza alle terapie.
Immaginate di trovarvi in un monastero inglese del diciassettesimo secolo, immerso nel verde e nel silenzio. Qui ogni monaco dispone della propria cella, dal latino “piccola stanza”, luogo di preghiera e riflessione individuale. È da questa immagine eterea che il biologo Robert Hooke prese ispirazione per definire le unità che componevano il campione di sughero che stava osservando al microscopio: le cellule.
Nei secoli successivi, si è progressivamente capito che i cosiddetti “mattoni della vita” non sono strutture statiche, ma piuttosto unità viventi con funzioni proprie. Oggi, grazie a tecniche sempre più avanzate, come i biosensori fluorescenti e la microscopia in tempo reale, che permettono di rilevare enzimi e molecole di interesse,
possiamo vedere come le cellule si muovono, comunicano, rispondono ai cambiamenti dell’ambiente circostante e coordinano il loro comportamento come un vero gruppo organizzato.
Il nostro gruppo di ricerca si occupa di studiare come le cellule comunicano tra loro attraverso vere e proprie onde di segnali biochimici. Per monitorare in tempo reale come le cellule epiteliali comunicano e rispondono agli stimoli, vengono utilizzati dei biosensori - cioè rilevatori biologici che emettono un segnale luminoso causato dall'attivazione di enzimi specifici.
Abbinando questa tecnologia alla microscopia in time-lapse, che ci permette di filmare le cellule per ore o giorni, possiamo osservare la nascita e la propagazione di queste onde, migliorando così la nostra comprensione del linguaggio cellulare.
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Ad esempio, abbiamo scoperto che quando una cellula muore emette una di queste onde, che avvisa le cellule vicine, le quali reagiscono diventando più resistenti alla morte - indipendentemente dalla causa - e proteggendo il tessuto circostante da ulteriori danni.
Nonostante la nostra ricerca abbia ancora un carattere puramente esplorativo, le prospettive di applicazione sono promettenti e di grande rilevanza.
Infatti, capire come le cellule comunicano tra di loro ci aiuta a comprendere meglio sia i processi fisiologici sia quelli patologici, come il cancro. In un contesto oncologico, quando una cellula tumorale muore a causa della terapia può attivare una ola enzimatica, proteggendo le cellule vicine dalla stessa sorte.
L’obiettivo futuro è allora trovare un modo per “mettere la cintura” alle cellule durante le terapie, come se impedissimo agli spettatori di alzarsi per fare la ola. Inibendo la propagazione del segnale potremmo quindi aumentare l’efficacia dei trattamenti.
Nei prossimi anni, al Dipartimento di Oncologia dell’Università di Torino, vogliamo applicare questa strategia a diversi modelli tumorali, come quelli del polmone e dell’intestino, e a piccoli tumori tridimensionali coltivati in laboratorio, chiamati organoidi tumorali.
Con i biosensori fluorescenti potremo osservare in tempo reale come si propagano le ola nei tumori e identificare nuovi punti deboli da colpire per migliorare le terapie.
Questa storia di ricerca è stata editata da Silvia Cussotto e Federica Rachetto, studentesse del corso di Laurea in Biologia dell'Ambiente, nell'ambito del tirocinio presso la Redazione di Frida. La supervisione è a cura della Redazione.
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