La vita quotidiana delle salamandre rigenerative i cui arti e organi ricrescono potrebbe essere una favola della buonanotte per bambini sull’importanza di essere intraprendenti e spensierati, ma nella vita reale, i geni di questi affascinanti anfibi sono l’invidia di molti scienziati di tutto il mondo.
Uno di loro è la professoressa Elly Tanaka presso l’Istituto di ricerca di patologia molecolare a Vienna, in Austria, che studia le salamandre da decenni.
Ritiene che l’animale anfibio abbia il potenziale per aprire nuovi modi per migliorare il modo in cui trattiamo le lesioni negli esseri umani e sta attualmente lavorando per svelare il mistero come parte dell’iniziativa finanziata dall’UE Progetto RegGeneMemsil cui completamento è previsto nel 2023.
Tanaka e il suo team stanno studiando la rigenerazione delle strutture corporee negli animali a quattro zampe e stanno cercando di capire perché si verifica in alcune specie e non in altre, in particolare nella salamandra altamente rigenerativa, Ambystoma mexicanum, comunemente chiamata axolotl.
“Le salamandre sono i migliori rigeneratori tra tutti gli animali a quattro zampe e l’axolotl è una specie di salamandra che si genera molto bene, ma è anche molto facile da allevare in laboratorio”, ha detto Tanaka in una videointervista spiegando il suo lavoro, per il quale le è stato conferito il prestigioso Premio Ernst Schering nel 2017.
Le cellule dell’axolotl possono ripristinare un intero organo o arto nelle giuste proporzioni e il tempo di crescita degli arti è sempre simile, indipendentemente dalla quantità di tessuto da sostituire. Un axolotl giovanile può rigenerare un arto in circa 40-50 giorni, ma quando le salamandre invecchiano, la rigenerazione diventa più lenta.
“L’argomento è affascinante in un modo quasi magico: come una salamandra possa far ricrescere un’intera gamba nella giusta forma e con nervi, muscoli e ossa è incredibile”, Dr Jan-Michael Peters, Direttore Scientifico Esecutivo presso l’Istituto di Ricerca di Vienna Molecular Pathology, ha detto nella stessa presentazione video.
In che modo le salamandre fanno ricrescere gli arti?
Il mistero principale che Tanaka sta cercando di decifrare è come l’amputazione dell’arto di una salamandra spinga il suo genoma ad avviare il processo di sviluppo da zero.
La strategia di Tanaka è stata quella di prima capire quali sono le cellule più importanti che subiscono il processo di rigenerazione, per poi etichettarle e vederle in azione e interagire.
Il fatto che le salamandre possano rigenerare gli arti è noto fin dal 18° secolo. Ma cosa sta alla base di questa rigenerazione a livello molecolare è stato a lungo un mistero.
Nell’ambito del progetto RegGeneMems, il team di laboratorio di Tanaka ha ora fatto luce sull’intrigante processo.
Ha identificato il gruppo di cellule staminali responsabili della complessa rigenerazione e dei segnali sensibili alle lesioni che ne avviano la proliferazione.
La ricerca indica che le salamandre utilizzano praticamente gli stessi meccanismi molecolari utilizzati durante il primo sviluppo dell’arto, invece di cellule specifiche, come i fibroblasti nel caso dell’uomo, che riparano – non rigenerano – le nostre ferite.
In altre parole, le cellule delle salamandre sono in grado di azzerarsi, di specializzarsi e di ricominciare da zero. Sono quindi abbastanza flessibili da diventare ossa, legamenti, tendini o cartilagini e anche abbastanza intelligenti da far crescere una replica esatta.
Tanaka ha anche trovato alcuni fattori cruciali che contribuiscono alla disposizione delle cellule dopo un’amputazione, così come i diversi gruppi di cellule che vengono prodotti in diversi siti dell’arto che promuovono, insieme, le condizioni favorevoli per la crescita del danneggiato arto.
Ad esempio, i tipi di cellule che funzionano nella parte posteriore e anteriore di un arto sono diversi e sembrano agire di concerto per ottenere una rigenerazione impeccabile.
Cosa significa questo per gli esseri umani?
Tanaka non si aspetta che le cellule umane si comportino esattamente come fanno le salamandre, ma spera che il suo team possa creare un gruppo di cellule staminali umane in grado di rigenerarsi allo stesso modo della salamandra.
“Il nostro obiettivo è capire come funziona un esempio di successo di rigenerazione per sapere come promuovere la rigenerazione in contesti non rigenerativi”, ha spiegato.
In particolare, spera che questa conoscenza aiuterà gli scienziati a progettare tessuti di dimensioni adulte per sostituire quelli danneggiati. Per le persone con ustioni estese o altre ferite gravi, questo potrebbe cambiare la vita.
Tanaka ha ricevuto l’EMBO (European Molecular Biology Organization) Women in Science Award per il suo lavoro pionieristico nello sviluppo di una comprensione molecolare della rigenerazione degli arti e del midollo spinale nel 2020.
È riconosciuta per aver sviluppato nuovi metodi per studiare il fenomeno, che in precedenza era stato considerato troppo complesso per essere compreso a livello cellulare.
La comprensione della biologia animale è stata fondamentale per studiare numerose malattie umane e animali: cancro, malattie respiratorie, Parkinson, Alzheimer e malattie endocrine sono solo alcune di queste.
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