Cellule del sangue ringiovanite fino al 5% dell’età dei donatori

Vecchie cellule del sangue trasformate in cellule staminali neurali non solo hanno assunto una nuova identità, ma hanno continuato a ringiovanire per settimane, fino a raggiungere un’età epigenetica pari a circa il 5 per cento di quella dei donatori. Il risultato, ottenuto in laboratorio, potrebbe offrire un nuovo modello per studiare l’invecchiamento cellulare e, in prospettiva, contribuire alla ricerca sulle malattie neurodegenerative.

A realizzare la trasformazione sono stati ricercatori dell’Ospedale universitario di Bonn e dell’Università di Bonn, in Germania. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista scientifica Aging Cell.

La conversione diretta delle cellule

In natura, una volta che una cellula staminale si differenzia e diventa un tipo cellulare specifico, normalmente non può trasformarsi in un altro: una cellula adiposa, per esempio, non diventa una cellula muscolare. In laboratorio, invece, gli scienziati possono riprogrammare le cellule in modi diversi. Una possibilità è riportarle a uno stato pluripotente, simile a quello embrionale, e poi guidarle verso una nuova identità. Un’altra è la «conversione diretta», che salta questo passaggio intermedio.

«Con questo metodo abbiamo convertito direttamente i precursori dei globuli rossi in cellule staminali neurali», spiega Oliver Brüstle, direttore dell’Istituto di neurobiologia rigenerativa dell’Ospedale universitario di Bonn.

Il gruppo ha lavorato su cellule donate da 15 persone, con età comprese tra quella di un neonato e i 101 anni. In particolare, ha utilizzato cellule progenitrici eritroidi (EPC), simili a globuli rossi ancora in fase di maturazione, trasformandole in cellule staminali neurali indotte (iNSC), cioè precursori delle cellule cerebrali.

Per avviare la conversione, i ricercatori hanno usato un virus, normalmente in grado di danneggiare o distruggere le cellule, per introdurre due fattori di trascrizione. Sono proteine che si legano al DNA e regolano l’attività dei geni, spingendo le cellule a cambiare tipo. Gli effetti sono stati monitorati attraverso due analisi del genoma: la misurazione della metilazione del DNA e il sequenziamento dell’RNA.

Il ringiovanimento epigenetico

Entro il dodicesimo giorno dall’introduzione del virus, le cellule hanno iniziato a mostrare la nuova identità: hanno smesso di esprimere le proteine tipiche del sangue e hanno cominciato a produrre quelle caratteristiche delle cellule neurali. Prima della trasformazione, l’età epigenetica delle EPC — determinata dalle modifiche che si accumulano nel DNA nel tempo — corrispondeva da vicino all’età anagrafica dei donatori.

Gli scienziati hanno quindi verificato se la conversione diretta, come il ritorno allo stato pluripotente, fosse in grado di ringiovanire le cellule. La risposta è stata positiva, anche se il processo ha richiesto più del doppio del tempo. Il ringiovanimento non si è fermato una volta completata la trasformazione: nei successivi 50-100 giorni, le cellule staminali neurali hanno continuato a mostrare un’età biologica sempre più bassa, fino ad arrivare a circa il 5 per cento dell’età del donatore. La maggior parte dei tratti epigenetici associati all’invecchiamento si era ripristinata dopo circa 50 giorni dall’inizio della conversione.

«Di fatto, le cellule convertite sono ringiovanite di 60 anni in 50 giorni», osservano i ricercatori nella loro dichiarazione ufficiale. Un risultato che, almeno per le cellule, sembra dare un significato letterale alle promesse di «cancellare il passare degli anni».

Le cellule ringiovanite sono funzionali

Il gruppo ha anche cercato di capire se le cellule fossero davvero più giovani o se lo sembrassero soltanto nei test. «Sappiamo anche che questo ringiovanimento epigenetico fa sì che le cellule si comportino davvero come cellule giovani», afferma Brüstle. Per verificarlo, i ricercatori hanno misurato, tra gli altri aspetti, l’espressione delle proteine e la capacità delle cellule di riciclare i propri componenti.

Le cellule ringiovanite presentavano inoltre meno danni al DNA e una minore tossicità mitocondriale, risultati che indicano benefici paragonabili a quelli osservati nelle cellule riportate allo stato pluripotente. Il ringiovanimento biologico è proseguito anche quando le cellule erano mantenute in condizioni che ne impedivano la proliferazione, cioè la divisione e la moltiplicazione. Questo suggerisce che il processo non dipenda dalla capacità delle cellule di dividersi.

Limiti e possibili applicazioni

Gli autori segnalano comunque alcuni limiti: i modelli matematici usati per misurare il ringiovanimento potrebbero introdurre distorsioni; mancava un confronto con cellule staminali neurali invecchiate naturalmente; inoltre, il comportamento delle cellule in laboratorio potrebbe differire da quello nell’organismo.

I risultati sono comunque promettenti e indicano che le cellule ottenute sembrano funzionali. In una precedente ricerca condotta da scienziati di Bonn, cellule simili, trapiantate nel cervello dei topi, avevano formato connessioni con le cellule neurali già presenti. L’esperimento suggerisce un possibile potenziale terapeutico futuro, compresa l’ipotesi di ingegnerizzare cellule cerebrali per persone colpite da malattie neurodegenerative.

La durata del processo di trasformazione potrebbe inoltre rivelarsi utile per la ricerca. «Un ringiovanimento che si estende su un periodo così lungo è ideale come modello sperimentale», sottolinea Brüstle. «Poiché gli orologi epigenetici si azzerano lentamente nell’arco di diverse settimane, possiamo usare questo modello per studiare quali fattori e sostanze attive accelerano o rallentano il processo di ringiovanimento».

Fonte: sciencealert.com