I biologi della Tufts University School of Arts and Sciences hanno scoperto un segnale bioelettrico in grado di identificare le cellule che possono trasformarsi in tumori. I ricercatori hanno anche scoperto che questi segnali bioelettrici potrebbero ridurre l’incidenza di cellule cancerose, modificando la carica elettrica attraverso le membrane delle cellule.
“La notizia è che abbiamo stabilito una base bioelettrica per la diagnosi precoce del cancro,” dice Brook Chernet, studente di dottorato e il primo autore di un articolo di ricerca di recente pubblicazione co-autore con Michael Levin, Ph.D., professore della biologia e direttore del Centro per la Biologia Rigenerativa e dello sviluppo.
Levin osserva: “Abbiamo dimostrato che gli eventi elettrici dicono alle cellule cosa fare. I cambiamenti di tensione non sono solo un segno di cancro. Hanno il controllo diretto e verificano se il cancro si sviluppa o meno.”
Segnali bioelettrici alla base di un importante insieme di meccanismi di controllo che regolano le cellule, crescono e si moltiplicano. Chernet e Levin hanno studiato le proprietà bioelettriche delle cellule che si sviluppano nei tumori in Xenopus laevis, embrioni di rana.
In una precedente ricerca, gli scienziati della Tufts hanno dimostrato come la manipolazione potenziale di membrana è in grado di influenzare o regolare il comportamento cellulare, come la proliferazione cellulare, la migrazione, nella forma in vivo e può essere usata per indurre la formazione o la riparazione di rigenerazione di interi organi e appendici. In questo studio, i ricercatori hanno ipotizzato che il cancro può verificarsi quando reti bioelettriche reti di segnalazione sono turbate e le cellule smettono di partecipare ai segnali di patterning che orchestrano il loro normale sviluppo.
Le cellule tumorali esposte ad una firma bioelettrica
I ricercatori hanno indotto la crescita tumorale negli embrioni di rana iniettando i campioni con mRNA (RNA messaggero) che codifica per ben riconosciuti oncogeni umani Gli1, KrasG12D e Xrel3. Gli embrioni si sono sviluppati con escrescenze tumorali che sono associate con tumori umani come melanoma, leucemia, cancro ai polmoni, e rabdomiosarcoma (un cancro del tessuto molle che più spesso colpisce bambini).
Quando i ricercatori hanno analizzato le cellule tumorali con una tensione di colorante sensibile e microscopia a fluorescenza, hanno fatto una scoperta entusiasmante. “I siti tumorali avevano un unico depolarizzato potenziale di membrana, rispetto ai tessuti circostanti”, dice Chernet. “Potrebbero essere riconosciuto da questo segnale distintivo bioelettrico”.
Modifica delle proprietà elettriche per ridurre l’incidenza dei tumori
I biologi della Tufts erano anche in grado di dimostrare che la modifica del codice bioelettrico di iperpolarizzare delle cellule tumorali ha soppresso la crescita anormale delle cellule.“Abbiamo ipotizzato che la comparsa di tumori indotti da oncogene può essere inibita da alterazione del potenziale di membrana”, dice Levin, “e abbiamo avuto ragione.”
Per contrastare depolarizzazione di cancerogeni , hanno iniettato le cellule con mRNA codificante in canali ionici (proteine che controllano il passaggio di ioni attraverso le membrane cellulari) accuratamente scelti.
Utilizzando embrioni iniettati con oncogeni come Xrel3, i ricercatori hanno introdotto uno dei due canali ionici (gated il canale del cloro glicina GlyR-F99A o il canale del potassio Kir4.1) noti per iperpolarizzare gradienti di tensione di membrana in embrioni di rana. In entrambi i casi, l’incidenza di tumori successiva era sostanzialmente inferiore a quella degli embrioni che hanno ricevuto l’oncogene, ma nessun trattamento iperpolarizzante .
Esperimenti per determinare il meccanismo cellulare che permette con l’iperpolarizzazione di inibire la formazione di tumori, hanno mostrato che il trasporto di butirrato, un soppressore tumorale noto, era responsabile
La ricerca è stata sostenuta da sovvenzioni dal National Institutes of Health (premi AR061988, AR055993) e Harold G. e Leila Y. Mathers Charitable Foundation.
Fonte Disease Models & Mechanisms , 8 febbraio, 2013 DOI: 10.1242/dmm.010835
