Spingere le cellule difettose a suicidarsi. Presto in oncologia?

Così possono iniziare le scoperte scientifiche, afferma il biologo molecolare Raymond Stals (Università di Wageningen). Con uno studente di dottorato che entra nel tuo ufficio con una provetta piena di proteine ​​purificate e dice: “Vuoi vedere qualcosa di divertente?”

La bancarella lo voleva. Allora Juri Staines, come viene chiamato il dottorando, ha immediatamente fatto gocciolare una parte del liquido contenuto nel materiale trasparente in una provetta. 'Quello che è successo? “In pochi secondi il contenuto è diventato torbido”, dice Stals, come se stesse raccontando una bella barzelletta. “Nella nostra professione siamo abituati a processi che si svolgono lentamente e possono essere visti solo al microscopio, ma si possono vedere solo ad occhio nudo.

Si è scoperto che l'incidente avvenuto circa due anni fa era il preludio di un altro incidente Venerdì è apparso un articolo accattivante sul Journal of Commerce Scienze. Stenz, Stals e quattordici colleghi hanno scoperto una forma completamente nuova e altamente aggressiva di autodifesa microbica. Un sistema immunitario che, se riesci a controllarlo, potrebbe guidarti verso nuovi test diagnostici e forse anche un modo per far esplodere i tumori dall’interno. “Ma preferirei non dirlo ad alta voce”, ha detto Stals ad alta voce dopo aver insistito.

Tutto grazie a un cosiddetto microbo del suolo Haliangium eucrasio, letteralmente “barca a vela da mare giallo chiaro”. Un microbo a forma di salsiccia che vive dentro e intorno al mare e si sente meglio in un ambiente molto caldo e salato. Ma quando una nave a vela viene attaccata da virus specializzati chiamati fagi, succede questo. Quindi tutti i tipi di ruote molecolari iniziano a girare all'interno del microbo. Fino a quando una proteina a cui viene dato il minaccioso soprannome di “Il distruttore di mondi” appare nel laboratorio di Stalz e la cellula si disintegra. Quel rumore chimico è ciò che ha reso la provetta così torbida.

Frusta chimica

La difesa del microbo è una forma di CRISPR Cas, come hanno scoperto Steens e Stalz quando hanno esaminato l'interno del microbo. Orecchini H. Spina dorsale batterica incorporata batteri coliPer studiarlo ulteriormente. È il sistema che è valso ai microbiologi Jennifer Doudna ed Emmanuel Charpentier il Premio Nobel 2020 e che è ampiamente utilizzato dagli scienziati per manipolare geneticamente le cellule con estrema precisione. Il principio: i sistemi CRISPR-Cas tagliano il DNA a metà, esattamente dove gli viene detto.

Orecchini H. Anche lui ha un sistema del genere, ma come l'RNA, è la forma più semplice e volatile di materiale genetico. Se un virus si attacca a una barca a vela del Mar Giallo e vi inietta il suo materiale genetico, c'è la possibilità che possa identificare l'aggressore tramite il suo RNA. “Poi all'improvviso succedono cose di ogni genere”, dice Stals. Lo fa all'istante Orecchini H. Poi tutta una serie di proteine ​​e sostanze segnalatrici. Uno di questi pezzi taglia in pezzi l'RNA del virus. Altre due proteine ​​collegano insieme copie di se stesse in lunghi filamenti, tenuti insieme da molecole helper, un processo che improvvisamente rende torbida la soluzione limpida nella provetta. “Quelle corde sono davvero strane.” “Non ho mai visto niente di simile prima”, dice Stals.

Le corde agiscono come una frusta chimica per rompere a metà un altro enzima. E lì troverai lui, il distruttore di mondi. Una proteina dal taglio ininterrotto che taglia in modo casuale tutto ciò che incontra. Fino a quando il microbo infetto non si disintegra.

Strano sistema

La gente di Wageningen ne rimase stupita. “Che strano sistema”, dice Stals. “Sembra che queste cellule si uccidano per proteggere i loro fratelli o sorelle dai virus. La natura a volte è bella.

È anche profondo. Dopotutto, il sistema di autodistruzione è molto simile alla reazione a catena molecolare che porta all’“apoptosi”, cioè alla morte cellulare programmata, in cellule come quelle umane. Anche le cellule muoiono quando c’è troppo stress. “È possibile che qui stiamo vedendo un precursore precoce dell'apoptosi”, sospetta Stals.

Alla TU Delft, il professore di microbiologia Stan Bruns, che non è stato coinvolto nella ricerca, ritiene che questa idea “non sia affatto folle”. È sorprendente il modo in cui i microbi di Wageningen affrontano le infezioni virali, “una sorta di missile a due stadi”, afferma dopo aver letto la ricerca. “Il primo taglia solo una proteina e il secondo ne taglia molte. Questo passaggio intermedio sembra essere un meccanismo di sicurezza, e d'altro canto è una sorta di amplificazione del segnale.

Test antivirus rapidissimo

Gli abitanti di Wageningen si rendono conto delle possibilità che ciò offre. In teoria, si potrebbe trasformare un sistema del genere in un test estremamente rapido per i virus o in un “biosensore” per rilevare specifiche molecole biologiche. Oppure considera un’applicazione più futuristica contro il cancro. Forse qui è anche possibile far rivivere in qualche modo il Distruttore di Mondi. L’idea è che il cancro poi si risolverà da solo.

Continuiamo prima con il puzzle, dice Stals. Ad esempio, il gruppo deve ancora verificare se il meccanismo di difesa funziona allo stesso modo del microbo originale batteri coli. Ci sono ancora ostacoli alle applicazioni pratiche. Ad esempio, la difesa funziona a temperatura ambiente, mentre per varie applicazioni è necessaria una temperatura più elevata.

Tuttavia Stals e il suo gruppo “hanno festeggiato la pubblicazione al bar”, dice. Come questo sistema immunitario completamente nuovo, è sorprendente. In un campo in cui è appena stato assegnato il Premio Nobel, non si sa mai cosa verrà dopo.