Credit: Science
Le cellule immunitarie a caccia di microbi, spesso sono costrette a contorcersi per adattarsi agli spazi stretti tra le altre cellule. Ma per far questo, pagano un prezzo: due nuovi studi rivelano che questo gesto di flessibilità può far scoppiare la membrana che racchiude il nucleo di una cellula e danneggiare il DNA. I risultati di questo studio potrebbero consentire ai ricercatori di progettare farmaci per prevenire la migrazione delle cellule tumorali in nuovi siti.
“E’ una scoperta molto sorprendente”, dice Ben Fabry, biofisico dell’Università di Erlangen-Norimberga, in Germania, che non è stato coinvolto nel lavoro. ” Avevo per anni osservato le cellule contorcersi per entrare in spazi ristretti, ma non avevo mai notato questo fenomeno”.
” Guardando le cellule girare e girare, nel cercare di passare attraverso piccole aperture, a volte meno di un quarto della larghezza dei loro corpi, si sente quasi il dolore che esse provano”, dice il biologo cellulare Matthieu Piel dell’Istituto Curie di Parigi.
Ma poichè la cellula è flessibile, i ricercatori avevano pensato che queste lavoro di adattamento a spazi ristretti non poteva causare alcun danno. Tuttavia, il nucleo è più rigido rispetto al resto della cellula e potrebbe non essere in grado di assorbire lo sforzo. “Abbiamo iniziato a chiederci se il nucleo delle cellule poteva essere danneggiato quando esse passano attraverso spazi ristretti”, dice Pie. Casualmente, l’ingegnere biomedico Jan Lammerding della Cornell University ed i suoi colleghi avevano iniziato a chiedersi la stessa cosa.
Entrambi i gruppi di ricerca hanno cominciato ad osservare le cellule che attraversano i vari tipi di spazi ristretti. La squadra di Lammerding ha collocato cellule tumorali e cellule sane in un percorso ad ostacoli in miniatura (vedi video sopra). Le cellule erano state geneticamente modificate con proteine fluorescenti verdi o rosse dentro i loro nuclei. Quando una cellula attraversa di continuo un punto stretto, il colore fluorescente fuoriesce dal nucleo e scivola nel suo citoplasma, suggerendo che la membrana che sigilla il nucleo era scoppiata. Piel e colleghi hanno anche notato che nelle cellule tumorali il fenomeno della fuoriuscita di molecole dal nucleo era identico a quello delle cellule immunitarie, quando le cellule affrontano spazi ristretti.
Entrambe i gruppi di ricerca hanno segnalato i loro risultati on-line, sulla rivista Science .
I ricercatori avevano pensato che nelle cellule sane, la membrana nucleare poteva aprirsi solo appena prima che esse stavano per dividersi. ” Il mescolarsi del contenuto del nucleo e citoplasma, quando la membrana nucleare scoppia, può essere devastante. Il citoplasma contiene enzimi che difendono dai virus distruggendo il loro DNA. In caso di rottura della membrana nucleare, questi enzimi possono ottenere l’accesso al DNA della cellula ed ” è la cosa peggiore che può accadere ad una cellula”, dice Piel.
Ma la rottura della membrana nucleare non è l’unico problema delle cellule che devono contorcersi per entrare in spazi ristretti. Entrambi i gruppi di ricerca hanno stabilito che insinuarsi in spazi ristretti danneggia il DNA delle cellule che maturano rotture del doppio filamento, un tipo di lesione del DNA che potrebbero stimolarle a morire o diventare cancerose.
Le cellule sono in grado di vivere anche dopo un trauma perché guariscono rapidamente. Esse riparano il loro DNA fratturato e una molecola nota come complessi ESCRT III sigilli i buchi nella membrana nucleare. Lammerding e colleghi hanno determinato che le riparazioni al nucleo avvengono in meno di 2 minScienceuti dopo una rottura e vengono completate entro 10/ 30 minuti.
“Il danno nucleare e danni al DNA sono stati osservati da entrambi i gruppi di ricerca negli esperimenti di laboratorio e potrebbero essere diffusi in tutto il corpo perché molte delle nostre cellule sono in movimento”, dice il biologo Michael Sixt dell’Istituto di Scienza e Tecnologia a Klosterneuburg.
La capacità di riparare le violazioni nella membrana nucleare potrebbe aiutare le cellule del sistema immunitario a sopravvivere, ma potrebbe anche beneficiare le cellule tumorali.
Le cellule tumorali che metastatizzano o si trasferiscono in una nuova parte del corpo e iniziano a crescere, sono la causa della morte della maggior parte dei pazienti affetti da cancro.Tuttavia, Lammerding e Piel hanno dimostrato che il blocco della riparazione del DNA e della membrana nucleare è fatale per le cellule la cui membrana nucleare era scoppiata, suggerendo che i farmaci che inibiscono entrambi i processi potrebbero impedire alle cellule tumorali di metastatizzare.
” Le cellule tumorali”, dice Lammerding, ” potrebbero morire e uccidersi spostandosi attraverso il tessuto, in spazi ristretti”.
Fonte: Science
