Scoperta nuova causa di invecchiamento cellulare

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Immagine, le cellule non senescenti sono state mostrate con colori diversi. A destra: le cellule senescenti apparivano spesso con più nuclei blu e non sintetizzavano il DNA. Credito: Università della California del sud.

Una nuova ricerca della USC Viterbi School of Engineering potrebbe essere la chiave per la nostra comprensione di come funziona il processo di invecchiamento.

I risultati dello studio aprono la strada a migliori trattamenti contro il cancro e nuovi farmaci rivoluzionari che potrebbero migliorare notevolmente la salute umana negli anni del crepuscolo.

Il lavoro dell’assistente Professore di ingegneria chimica e scienza dei materiali Nick Graham e del suo team, in collaborazione con Scott Fraser, Professore di scienze biologiche e ingegneria biomedica e Pin Wang, Zohrab A. Kaprielian Fellow in ingegneria, è stato recentemente pubblicato sulla rivista Journal of Biological Chemistry.

Cosa fa invecchiare le cellule?

Per capire cosa fa invecchiare le cellule, l’autore principale dello studio Alireza Delfarah, uno studente laureato nel laboratorio di Graham, si è concentrato sulla senescenza, un processo naturale in cui le cellule smettono permanentemente di creare nuove cellule. Questo processo è una delle principali cause di declino correlato all’età, manifestandosi con malattie come l’artrite, l’osteoporosi e le malattie cardiache.

“Le cellule senescenti sono effettivamente l’opposto delle cellule staminali che hanno un potenziale illimitato di auto-rinnovamento o divisione”, ha detto Delfarah. “Le cellule senescenti non potranno mai più dividersi. È uno stato irreversibile di arresto del ciclo cellulare”.

Il team di ricerca ha scoperto che con l’invecchiamento, le cellule senescenti hanno smesso di produrre una classe di sostanze chimiche chiamate nucleotidi che sono i mattoni del DNA. Quando i ricercatori hanno preso giovani cellule e le hanno costrette a smettere di produrre nucleotidi, sono diventate senescenti o invecchiate.

Vedi anche, I progressi dell’ intelligenza artificiale potrebbero far luce sul processo di invecchiamento.

“Ciò significa che la produzione di nucleotidi è essenziale per mantenere le cellule giovani”, ha detto Delfarah. “Significa anche che se potessimo impedire alle cellule di perdere la sintesi dei nucleotidi, le cellule potrebbero invecchiare più lentamente.

Il team di Graham ha esaminato le giovani cellule che stavano proliferando in modo robusto e le ha alimentate con molecole etichettate con isotopi stabili di carbonio, al fine di tracciare il modo in cui i nutrienti consumati da una cellula venivano trasformati in diversi percorsi biochimici.

Il Professor Nick Graham della School of Engineering della USC Viterbi discute le recenti ricerche del suo laboratorio sul metabolismo della senescenza e sulle implicazioni per l’invecchiamento e il cancro. Credito: Dennis Lee, USC Viterbi School of Engineering.

Scott Fraser e il suo laboratorio hanno lavorato con il team di ricerca per sviluppare immagini 3D dei risultati. Le immagini hanno rivelato inaspettatamente che le cellule senescenti hanno spesso due nuclei e che non sintetizzano il DNA.

Prima d’ora, la senescenza era stata principalmente studiata in cellule note come fibroblasti, le cellule più comuni che comprendevano il tessuto connettivo negli animali. Il team di Graham si sta invece concentrando su come si verifica la senescenza nelle cellule epiteliali, le cellule che rivestono le superfici degli organi e delle strutture del corpo e il tipo di cellule in cui si verificano la maggior parte dei tumori.

Graham ha affermato che la senescenza è ampiamente conosciuta come la barriera protettiva del corpo contro il cancro: quando le cellule subiscono danni che potrebbero metterle a rischio di sviluppare il cancro, entrano in senescenza e smettono di proliferare in modo che il cancro non si sviluppi e si diffonda.

“Parliamo di senescenza come un’arma a doppio taglio, che protegge contro il cancro, e questa è una buona cosa“, ha detto Graham. “Ma poi promuove anche l’invecchiamento e le malattie come diabete, disfunzione cardiaca o aterosclerosi e disfunzione generale dei tessuti“.

L”obiettivo dello studio non era quello di prevenire completamente la senescenza, perché ciò potrebbe scatenare le cellule tumorali.

“Vorremmo trovare un modo per rimuovere le cellule senescenti per promuovere un invecchiamento sano”, ha detto il ricercatore.

Graham ha affermato che la ricerca del team ha applicazioni nel campo emergente dei senolitici, lo sviluppo di farmaci che potrebbero essere in grado di eliminare le cellule che invecchiano. Gli studi clinici sull’uomo sono ancora in fase iniziale, ma studi sui topi hanno dimostrato che eliminando le cellule senescenti, i topi invecchiano meglio.

“Possiamo prendere un topo che sta invecchiando e perdendo le sue   funzione, trattarlo con farmaci senolitici per eliminare le cellule senescenti e il topo viene ringiovanito. Semmai, sono questi farmaci senolitici che sono la fonte della giovinezza“, ha detto Graham.

Ha aggiunto che, al fine di progettare farmaci senolitici di successo, era importante identificare ciò che è unico nelle cellule senescenti, in modo che i farmaci non influenzassero le normali cellule non senescenti.

“È qui che entriamo in gioco, studiamo il metabolismo delle cellule senescenti e proviamo a capire come le cellule senescenti siano uniche, in modo da poter progettare terapie mirate intorno a questi percorsi metabolici”, ha detto Graham.

Fonte, JBC


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