Cellule staminali-immagine: il segnale della E-caderina risulta ridotto nelle cellule staminali epidermiche invecchiate, come dimostrato dalle mappe di calore della E-caderina nell’epidermide giovane e invecchiata. Fonte: Molecular Cell
Gli scienziati hanno sviluppato una nuova e potente tecnica che permette di osservare come le singole cellule producono proteine durante l’invecchiamento, offrendo una visione senza precedenti dell’attività molecolare nascosta delle cellule staminali nei tessuti viventi. Grazie alla ricerca, condotta presso l’Istituto di Medicina Rigenerativa in Svizzera, gli scienziati sono stati in grado di osservare l’invecchiamento in atto all’interno delle singole cellule staminali epidermiche.
Gli scienziati hanno osservato l’intricata coreografia all’interno delle cellule staminali e come questi passaggi di danza molecolare rallentino e cambino con l’età. Il team di scienziati svizzeri ha concluso che il processo di invecchiamento rimodella il modo in cui le cellule staminali della pelle producono proteine. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Molecular Cell.
Produzione proteica influenzata
Lo studio ha rivelato che le cellule staminali epidermiche invecchiate subiscono cambiamenti distinti nelle loro capacità di produzione proteica, modifiche che potrebbero contribuire a spiegare il declino della capacità rigenerativa di queste cellule nei tessuti più anziani.
Utilizzando una forma avanzata di profilazione ribosomiale a singola cellula in un modello animale, i ricercatori sono stati in grado di mappare i “paesaggi traslazionali” della pelle che invecchia, tracciando essenzialmente come le cellule staminali controllano la produzione di proteine nel tempo. I paesaggi traslazionali si riferiscono al modello complessivo di produzione proteica.
Dal punto di vista meccanicistico, la profilazione ribosomiale permette agli scienziati di determinare quali RNA messaggeri vengono attivamente tradotti in proteine all’interno delle cellule in un dato momento. Questa tecnica di profilazione non solo ha permesso ai ricercatori di “origliare” le cellule viventi, ma ha anche portato alla scoperta che le cellule staminali della pelle, con l’invecchiamento, subiscono una riprogrammazione.
“Le cellule staminali sono caratterizzate da due aspetti: la capacità di autorinnovarsi per tutta la vita e di differenziarsi in altri tipi di cellule“, ha scritto la Dr.ssa Clara Duré, autrice principale della nuova ricerca, che, insieme a un team di ricercatori, ha aperto una nuova prospettiva sulla comprensione delle cellule staminali nelle diverse fasi della vita.
Poiché le cellule staminali sono essenzialmente delle tabulae rasae capaci di trasformarsi in qualsiasi tipo di cellula, il loro ruolo biologico e il loro destino differiscono significativamente da quelli di altri tipi di cellule. Monitorandole attraverso le diverse fasi della vita, è possibile osservare come influenzano processi come l’infiammazione e l’immunità, ha scoperto il team.
Paradossalmente, anche in giovane età, le cellule staminali non sono cellule ad alta energia che tengono i ribosomi costantemente occupati nella produzione di proteine. Al contrario, questi “banchi di lavoro” nelle cellule staminali, dove vengono sintetizzate le proteine, esistono come strutture relativamente quiescenti.
“Le cellule staminali somatiche sono caratterizzate da bassi tassi complessivi di sintesi proteica, una caratteristica che contribuisce alla loro staminalità“, ha continuato Duré, sottolineando che il termine “staminalità” si riferisce alla capacità delle cellule di autorinnovarsi e di rimanere non specializzate fino al momento del bisogno.
Entrambe queste funzioni sono strettamente legate alla precisa regolazione dell’espressione genica. Le cellule staminali somatiche presentano una caratteristica unica, contraddistinta da un’elevata biogenesi ribosomiale e un basso tasso di sintesi proteica.
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L’invecchiamento rimodella la capacità di traduzione
Tuttavia, fino a quando la nuova ricerca non ha contribuito a far luce su ciò che accade all’interno delle cellule staminali stesse, non si era compreso appieno come l’invecchiamento rimodelli il panorama traslazionale delle funzioni delle cellule staminali.
La tecnica di profilazione ribosomiale ha permesso al team di Zurigo di determinare quali RNA messaggeri venivano attivamente tradotti in proteine all’interno delle cellule in un dato momento e nelle diverse fasi dell’invecchiamento nel modello murino utilizzato nello studio.
“Le cellule staminali somatiche presentano una firma unica, caratterizzata da un’elevata biogenesi dei ribosomi e da bassi tassi di sintesi proteica, una caratteristica che contribuisce in modo indipendente al mantenimento della loro staminalità, a prescindere dalla proliferazione cellulare, dal ciclo cellulare o dal contenuto totale di mRNA”, hanno osservato Duré e colleghi nello studio.
Diversi spunti emersi dalla ricerca suggeriscono che questa nuova e potente tecnica per lo studio delle cellule staminali nei tessuti viventi potrebbe in futuro consentire di condurre ricerche sull’invecchiamento dei tessuti con un livello di dettaglio senza precedenti, chiarendo perché queste cellule perdono la loro capacità rigenerativa nel tempo.
“Il nostro studio si concentra sull’epidermide. Questo tessuto è altamente eterogeneo e comprende cellule staminali epidermiche, cheratinociti differenziati, cellule del follicolo pilifero e cellule immunitarie residenti come macrofagi, cellule dendritiche e linfociti T“, ha concluso Duré. “Tuttavia, osserviamo che estendere il protocollo di profilazione ribosomiale a singola cellula ad altri tessuti potrebbe richiedere un’ulteriore ottimizzazione”.
Fonte: Molecular Cell