Risolto il problema della riprogrammazione cellulare

I risultati sono significativi perché eliminano un ostacolo e aiutano gli scienziati a trovare trattamenti per una vasta gamma di malattie, in particolare disturbi neurologici e condizioni come la perdita dell’udito.

“Questa strategia migliora notevolmente la nostra capacità di eseguire la riprogrammazione cellulare e potrebbe consentire la rigenerazione dei tessuti persi e lo studio delle malattie per le quali non si possono eseguire le biopsie dai pazienti viventi”, ha detto Justin Ichida, assistente Professore nel dipartimento delle cellule staminali e medicina rigenerativa presso la Keck School of Medicine dell’USC.

Vedi anche, Il danno tissutale è la chiave per la riprogrammazione delle cellule.

I risultati dello studio compaiono oggi in Cell Stem Cell in un documento di ricerca intitolato “Mitigating antagonism between transcription and proliferation allows near-deterministic cellular reprogramming”. Ichida è l’autore principale dello studio, affiancato da un team di ricercatori della Keck School of Medicine.

Come i ricercatori dell’USC hanno districato la riprogrammazione cellulare

La riprogrammazione cellulare ha un enorme potenziale come cura della malattia perché consente agli scienziati di studiare cellule e processi molecolari in ogni fase della progressione della malattia in condizioni controllate che fino ad ora erano impossibili.

La riprogrammazione comporta la trasformazione di una cellula in un altro tipo di cellula. Questo è importante per la ricerca medica perché la tecnica può essere utilizzata per ricreare i tessuti persi a causa di malattie e per studiare malattie nei tessuti di pazienti viventi.

La tecnica è nota da decenni, ma non ha espresso tutto il suo potenziale. Secondo il team USC, questo perché il DNA non risponde bene quando manipolato per cambiare se stesso. “ Le molecole di DNA sono per natura contorte, a causa della configurazione a doppia elica. La riprogrammazione del DNA richiede il non arrotolamento, ma quando gli scienziati iniziano a svelare le molecole, si annodano più strettamente. Di conseguenza, i nucleotidi diventano molto più difficili da lavorare e le cellule non si replicano correttamente”, ha spiegato Ichida. Le attuali tecniche per districare il DNA. funzionano solo l’1% delle volte.

Per levigare i nodi delle molecole di DNA, i ricercatori hanno trattato le cellule con un cocktail chimico e genetico che ha attivato gli enzimi chiamati topoisomerasi.

Il processo funziona usando gli enzimi per aprire le molecole di DNA, rilasciare la tensione a spirale e posarla senza problemi. A sua volta, ciò porta a una riprogrammazione cellulare più efficiente, che aumenta il numero di cellule in grado di trascrizione e proliferazione simultanee, necessarie per promuovere la crescita dei tessuti. È l’equivalente di un districante del DNA che rilassa la tensione della riprogrammazione della trascrizione e rende più semplice replicare nuove colonie o tessuti di cellule in un laboratorio.

La tecnica presenta molteplici vantaggi rispetto alla pratica attuale. Ad esempio, ha funzionato quasi il 100% delle volte. È stato dimostrato nelle cellule umane e animali. Oggi può essere impiegata in laboratorio per studiare lo sviluppo di malattie e trattamenti farmacologici. Ha utilità immediata per lo studio della schizofrenia, del Parkinson, della SLA e di altre malattie neurologiche; in questi casi, è possibile creare nuove cellule per sostituire le cellule perse o acquisire cellule che non possono essere prelevate dalle persone.

Inoltre, la tecnica non coinvolge le cellule staminali; le cellule riprogrammate non sono nuove di zecca, ma hanno la stessa età della cellula madre, il che è vantaggioso per lo studio della malattia legata all’età. Le cellule riprogrammate possono essere migliori nel creare modelli in vitro precisi per l’età della malattia umana, utili per studiare diverse malattie degenerative e sindromi da invecchiamento accelerato.

“La chiave è capire lo sviluppo della malattia a livello cellulare e come la malattia colpisce gli organi“, ha detto Ichida. “Le cellule staminali ripristinano l’epigenetica e creano nuove cellule giovani, ma questo metodo ti consente di ottenere cellule adulte della stessa età per studiare meglio le malattie negli individui anziani, il che è importante in quanto gli anziani soffrono di più malattie “.

Quest’ultimo progresso nella medicina rigenerativa integra altri recenti progressi tecnologici, tra cui l’editing genetico, l’ingegneria dei tessuti e lo sviluppo delle cellule staminali. Rappresenta una convergenza nella medicina rigenerativa avvicinando gli scienziati al trattamento di molte malattie. Ha un’utilità pratica per accelerare trattamenti medici mirati e medicina di precisione.

“Un approccio moderno per gli studi sulle malattie e la medicina rigenerativa è quello di indurre le cellule a cambiare la loro identità“, ha affermato Ichida. “Questo si chiama riprogrammazione e consente il raggiungimento di tipi di tessuto inaccessibili da pazienti malati, nonché il potenziale ripristino del tessuto perduto. Tuttavia, la riprogrammazione è estremamente inefficiente, limitandone l’utilità. In questo studio, abbiamo identificato il blocco che impedisce alle cellule di cambiare la loro identità. Risultano essere grovigli all’interno del DNA all’interno delle cellule che si formano durante il processo di riprogrammazione. Attivando gli enzimi che districano il DNA, consentiamo un’efficienza di riprogrammazione quasi del 100%“.