La diapausa embrionale è una strategia biologica diffusa che consente a centinaia di mammiferi, dai topi alle alci, di sospendere temporaneamente la gravidanza. In molte specie, come le foche, l'impianto dell'embrione viene ritardato finché le condizioni ambientali e le riserve di grasso non sono adeguate; gli esseri umani sono un'eccezione e non mostrano diapausa.
Un nuovo studio pubblicato su Genes & Development descrive come le cellule staminali embrionali murine mantengano la pluripotenza durante stati simili alla diapausa. I ricercatori, partendo da risultati precedenti sul blocco di mTOR, la riduzione di Myc e la modifica di regolatori della cromatina come MOF, hanno cercato un meccanismo comune che conservi l'identità cellulare in condizioni di basso metabolismo o assenza di segnali di crescita.
Negli esperimenti il gruppo ha impiegato I-BET151, un inibitore BET sviluppato in laboratorio che imita la carenza di Myc, e ha bloccato mTOR per simulare la scarsità di nutrienti. In entrambi i casi le cellule staminali hanno ridotto drasticamente metabolismo, produzione di RNA e sintesi proteica, ma hanno mantenuto la capacità di dare origine a qualsiasi tipo cellulare. Le cellule hanno resistito ai tentativi di forzarne la specializzazione e, dopo la rimozione degli inibitori, hanno ripreso lo sviluppo contribuendo a embrioni sani.
La risposta centrale osservata è stata comune: l'accensione di geni che agiscono da freni sulla via MAP chinasi, normalmente responsabile della scelta del destino cellulare. La dislocazione della proteina Capicua, che mantiene questi geni silenti, ha permesso ai freni di attivarsi; disattivarli ha causato perdita di pluripotenza e rapida specializzazione. Il lavoro, che si basa anche su ricerche epigenetiche del laboratorio di Tarakhovsky, suggerisce implicazioni ampie: lo stesso meccanismo a freno potrebbe spiegare la persistenza di cellule del sistema immunitario, cellule staminali tissutali, virus e cellule tumorali durante stress metabolici prolungati. Il gruppo esplora inoltre se programmi simili alla diapausa influenzino l'invecchiamento e la resistenza ai danni nei neuroni.
Parole difficili
- diapausa — interruzione temporanea dello sviluppo embrionalediapausa embrionale
- impianto — fissazione dell'embrione nell'utero materno durante la gravidanzal'impianto
- cellula staminale — cellula che può generare diversi tipi cellularicellule staminali
- pluripotenza — capacità di generare molti tipi cellulari diversi
- inibitore — sostanza che blocca l'attività di una proteinainibitore BET
- metabolismo — insieme di reazioni chimiche per energia e crescita
- sintesi proteica — processo di produzione delle proteine nelle cellule
- freno — meccanismo che rallenta o impedisce un processofreni
- regolatore — proteina che controlla l'attività dei geniregolatori della cromatina
- epigenetico — relativo a modifiche che regolano i geniepigenetiche
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Domande di discussione
- Come potrebbe il meccanismo a freno descritto favorire la sopravvivenza di cellule tumorali durante stress metabolici?
- Quali vantaggi e quali rischi vedi nello studiare stati simili alla diapausa per la medicina rigenerativa?
- In che modo programmi simili alla diapausa potrebbero influenzare l'invecchiamento o la resistenza ai danni nei neuroni?
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