Immagine: zebrafish adulto in grado di rigenerare il midollo spinale dopo un infortunio. Photo credit: Mayssa Mokalled e Kenneth Poss, Duke
Lo zebrafish, un pesce di acqua dolce, riesce a guarire completamente il suo midollo spinale danneggiato da un trama, una lesione paralizzante e spesso fatale per l’uomo.
Osservando come questi pesci riparano le proprie lesioni del midollo spinale, gli scienziati della Duke University hanno scoperto una proteina particolare importante per il processo. Lo studio, pubblicato il 4 novembre sulla rivista Science, potrebbe portare alla riparazione dei tessuti negli esseri umani.
( Vedi anche: Scoperta proteina che migliora la mobilità dopo lesione del midollo spinale).
“Questa è una delle più notevoli prodezze della natura, nella rigenerazione”, ha dichiarato l’autore senior dello studio, kenneth Poss, Prof. di biologia cellulare e direttore dell’iniziativa ” Regeneration Next ” della Duke University.
“Dato il numero limitato di terapie di successo oggi disponibili per la riparazione dei tessuti danneggiati, abbiamo cercato nuovi spunti per il trattamento delle lesioni del midollo spinale negli esseri umani, osservando le capacità dello zebrafish”.
Quando il midollo spinale del pesce zebra viene lesionato, subisce una rigenerazione: forma un ponte tra i tessuti danneggiatoi per ricollegarli letteralmente. Le prime cellule estendono delle proiezioni a una distanza decine di volte la loro lunghezza e si collegano attraverso un ampio ponte alla lesione. Seguono le cellule nervose. Dopo 8 settimane, il nuovo tessuto nervoso ha colmato il vuoto causato dalla lesione al midollo spianle e gli animali hanno completamente invertito la loro grave paralisi.
Per individuare le molecole responsabili di questo straordinario processo, gli scienziati hanno condotto una ricerca su tutti i geni la cui attività è bruscamente cambiata dopo la lesione del midollo spinale.
Di decine di geni fortemente attivati da una lesione, sette codificavano per le proteine secrete dalle cellule. Uno di questi geni, chiamato CTGF o fattore di crescita del tessuto connettivo, mostrava aumentati livelli nelle cellule di supporto o cellule glia, che hanno formato il ponte di congiunzione della lesione nelle prime due settimane, dopo un trauma.
“Siamo rimasti sorpresi quando abbiamo scoperto che questo gene era espresso solo in una frazione di cellule gliali dopo la lesione. Abbiamo pensato che queste cellule gliali e questo gene devono essere molto importanti nella rigenerazione dei tessuti danneggiati”, ha detto l’autore dello studio Mayssa Mokalled, un borsista post-dottorato nel gruppo di Poss. Infatti, quando hanno i ricercatori hanno provato ad inattivare geneticamente CTGF, i pesci non sono riusciti a rigenerare il tessuto danneggiato da una lesione.
Negli esseri umani è presente la maggior parte dei geni codificanti proteine negli zebrafish e CTGF non fa eccezione. La proteina CTGF umana è il 90% simile nei suoi elementi costitutivi alla forma CTGF dello zebrafish. Quando il team ha iniettato la versione umana di CTGF nel sito della ferita dello zebrafish, la rigenerazione è stata potenziata e il pesce ha ricominciato a nuotare dopo solo due settimane dall’infortunio.
” L’effetto della proteina è sorprendente: il pesce è tornato a nuotare”, ha detto Mokalled. CTGF sembra essere la chiave della guarigione. E’ una grande proteina, composta da quattro parti più piccole e ha più di una funzione. Questo potrebbe rendere più facile utilizzarla come terapia per le lesioni spinali.
Purtroppo, CTGF probabilmente non è sufficiente da solo per rigenerare le lesioni del midollo spinale degli esseri umani perchè la guarigione è più complessa nei mammiferi, in parte a causa del tessuto cicatriziale che si forma intorno alla ferita. Il gruppo di Poss prevede studi su CTGF nei mammiferi come i topi.
“Esperimenti sui topi potrebbero essere la chiave per capire quando essi esprimono CTGF e in quali tipi di cellule”, ha detto Mokalled.
Questi esperimenti potrebbero fornire alcune risposte al perché lo zebrafish può rigenerare i tessuti dannegiati da un trauma mentre i mammiferi non ci riescono. ” Può essere un problema di come la proteina è controllata piuttosto che di come è prodotta”, ha detto Poss.
Il gruppo prevede inoltre di eseguire esperimenti su altre proteine secrete dopo un infortunio che sono state già identificate nella loro ricerca iniziale e che possono fornire ulteriori indizi sui segreti della rigenerazione nello zebrafish.
“Non credo che CTGFsia la risposta completa alla riparazione dei tessuti, ma è un grande passo avanti avere a portata di mano nuove informazioni per affrontare la sfida della rigenerazione dei tessuti negli esseri umani”, ha detto Poss.
Altri scienziati coinvolti nello studio sono Amy Dickson e Toyokazu Endo della Duke University e Chinmoy Patrasso e Didier Stainier del Max Planck Institute for Heart and Lung Research.
Fonte: DukeToday
