(Rigenerazione axoloti-Immagine Ctredit Public Domain).
In uno studio del 2013, lo scienziato del laboratorio biologico MDI James Godwin, Ph.D., ha scoperto che un tipo di globuli bianchi chiamato macrofago è essenziale per la rigenerazione degli arti nell’axolotl, una salamandra messicana che è la campionessa di rigenerazione.
Senza i macrofagi, che fanno parte del sistema immunitario, la rigenerazione non ha avuto luogo. Invece di rigenerare un arto, l’axolotl ha formato una cicatrice nel sito della lesione, che ha agito come una barriera alla rigenerazione, proprio come farebbe in un mammifero come un topo o un essere umano. In termini di capacità rigenerativa, Godwin aveva trasformato la salamandra in un mammifero. In uno studio di follow-up del 2017, il ricercatore ha scoperto che lo stesso vale per il tessuto cardiaco.
Ora, in uno studio che si basa sulla sua precedente ricerca, Godwin ha identificato il fegato come l’origine dei macrofagi pro-rigenerativi nell’axolotl. Fornendo alla scienza un luogo in cui cercare i macrofagi pro-rigenerativi negli esseri umani – il fegato, piuttosto che il midollo osseo, che è la fonte della maggior parte dei macrofagi umani – la scoperta apre la strada a terapie di medicina rigenerativa negli esseri umani.
Sebbene la prospettiva di far ricrescere un arto umano possa essere irrealistica a breve termine a causa della sua complessità, le terapie di medicina rigenerativa potrebbero essere impiegate a breve termine nel trattamento delle molte malattie in cui le cicatrici svolgono un ruolo patologico, tra cui cuore, polmone e malattie renali, nonché nel trattamento delle cicatrici stesse, ad esempio nel caso delle vittime di ustioni.
“Nella nostra precedente ricerca, abbiamo scoperto che la guarigione senza cicatrici dipende da un singolo tipo di cellula, il macrofago“, ha detto Godwin. “Se gli axolotl possono rigenerarsi avendo un singolo tipo di cellula come guardiano, allora forse possiamo ottenere una guarigione senza cicatrici negli esseri umani popolando i nostri corpi con un tipo di cellula guardiano equivalente, che aprirebbe l’opportunità di rigenerazione”.
L’articolo sulla ricerca di Godwin:“Identificazione del fegato ematopoietico adulto come serbatoio primario per il reclutamento di macrofagi pro-rigenerativi necessari per la rigenerazione degli arti delle salamandre”, è stato recentemente pubblicato sulla rivista Frontiers in Cell and Developmental Biology.
Oltre all’MDI Biological Laboratory, la ricerca è stata condotta presso l’ Australian Regenerative Medicine Institute (ARMI), a cui Godwin era precedentemente associato, e il Jackson Laboratory (JAX) a Bar Harbor, nel Maine, dove ha un incarico congiunto. Il Laboratorio Biologico MDI e ARMI hanno un accordo di partnership per promuovere la ricerca e l’educazione sulla rigenerazione e lo sviluppo di nuove terapie per migliorare la salute umana.
Il ruolo della riparazione senza cicatrici
Se il processo rigenerativo nel luogo di un infortunio può essere paragonato a una festa – un’analogia spesso usata da Godwin – la sua ricerca ha rivelato la categoria dell’ospite che partecipa e, ora, da dove vengono gli ospiti e come e quando ci arrivano. Il prossimo passo sarà definire le loro identità specifiche, o come dice lui, i “sapori” dei macrofagi necessari per la rigenerazione e il modo in cui interagiscono con gli altri ospiti.
Quella ricerca ruoterà attorno allo studio delle cicatrici, o fibrosi, che nei mammiferi adulti bloccano la rigenerazione attraverso il suo effetto sulla funzione e l’integrità dei tessuti.
Anche se resta da vedere se il raggiungimento di una guarigione senza cicatrici nei mammiferi consentirà di procedere alla rigenerazione – potrebbero essere coinvolti anche altri processi e Godwin lo ritiene possibile. Poiché i mammiferi possiedono già il macchinario per la rigenerazione – i topi giovani possono rigenerarsi, così come i neonati umani – la rigenerazione dei mammiferi può essere semplicemente una questione di rimozione della barriera posta dalle cicatrici.
Vedi anche:Fegato: identificata la cellula che guida la rigenerazione
“Negli axolotl, i macrofagi agiscono come un freno alla fibrosi o alla cicatrizzazione”, ha detto il ricercatore. “Gli esseri umani possono possedere macrofagi che stanno facendo del loro meglio per riparare il danno, ma vengono trattenuti. Se riusciamo a progettare i macrofagi umani per promuovere la guarigione senza cicatrici, potremmo essere in grado di ottenere un enorme miglioramento nella riparazione con solo una piccola modifica. Non sarebbe fantastico se non dovessimo fare altro?”
In un’intrigante intuizione su un potenziale percorso per la rigenerazione ingegneristica nei mammiferi adulti, Godwin ha notato che la fonte primaria di macrofagi nel sito di una ferita nel topo in via di sviluppo è il fegato, proprio come la sua recente ricerca ha scoperto nell’axolotl; il topo perde la sua capacità di rigenerarsi quando la fonte dei macrofagi si sposta nel midollo osseo poco dopo la nascita, come accade anche nell’uomo.
Lo sviluppo di un nuovo toolkit
Sebbene la recente ricerca di Godwin si sia concentrata sull’origine dei macrofagi pro-rigenerativi, il suo contributo più significativo potrebbe essere lo sviluppo di un kit di strumenti per la profilazione e l’ordinamento delle cellule immunitarie. Sebbene l’axolotl sia un potente modello nella ricerca sulla biologia rigenerativa, tale ricerca è stata frenata dalla mancanza di strumenti per valutare i diversi ruoli delle cellule immunitarie che sono fondamentali per il processo rigenerativo.
Godwin, che è un immunologo, originariamente scelse di esaminare la funzione del sistema immunitario nella rigenerazione a causa del suo ruolo nella preparazione della ferita per le riparazioni. Utilizzando il nuovo toolkit, ora intende alterare sistematicamente i geni dell’axolotl per valutare le funzioni dei macrofagi, a partire dall’interazione tra macrofagi e fibroblasti, un tipo di cellula del tessuto connettivo responsabile della direzione della riparazione delle ferite.
“Vogliamo scoprire cosa è così speciale nell’interazione tra macrofagi e fibroblasti nella rigenerazione dell’axolotl”, ha detto. “Abbiamo il lusso nella salamandra di essere in grado di capire quali funzioni dei macrofagi sono essenziali per la soppressione e la rigenerazione delle cicatrici, gene per gene se necessario. Se riusciamo a scoprire di cosa si tratta, allora forse possiamo far sì che quell’interazione avvenga nei mammiferi”.
Una volta che ha profilato le funzioni dei macrofagi axolotl nel sito di una lesione, l’obiettivo di Godwin sarà quindi quello di utilizzare il modello murino per stuzzicare gli sfuggenti macrofagi pro-rigenerativi dal sistema dei mammiferi o per ingegnerizzare i macrofagi dei mammiferi per essere come un axolotl. Il suo lavoro nel modello murino è supportato dalla sua nomina al Jackson Laboratory, che si occupa di biologia e genetica dei topi.
“Nel chiarire le differenze tra i macrofagi nell’axolotl e nel topo, James sta portando avanti una tradizione di biologia comparata che è stata al centro della ricerca presso il MDI Biological Laboratory per oltre 120 anni”, ha affermato il Presidente Hermann Haller, MD. “Le sue scoperte dimostrasno che il nostro approccio per ottenere informazioni sulla salute umana dallo studio comparativo dei modelli animali è più potente che mai”.
Fonte: Laboratorio Biologico MDI
