Approfondiamo i Nobel del 2012 grazie all’aiuto di alcuni esperti del settore.
Continuiamo con il primo premio assegnato, il Nobel per la Fisiologia o Medicina, andato quest’anno a Gurdon e Yamanaka per i loro studi sulla riprogrammazione cellulare. Ne abbiamo parlato con la professoressa Elena Cattaneo, staminalista italiana di fama mondiale e Direttore del Centro UniStem sulla ricerca delle cellule staminali dell'Università di Milano, che già aveva raccontato ad archivioscienze cosa sono le cellule staminali e quale tipo di informazioni si possono ottenere dal loro studio.

Il Nobel per la Fisiologia o la Medicina 2012 quest’anno ha premiato una ricerca nuovissima (pubblicata solo 6 anni fa, nel 2006) e una ricerca che quest'anno ha compiuto 10 lustri. Sir John B. Gurdon, scienziato inglese dell’Istituto da lui fondato (Gordon Institute) a Cambridge (UK) e Shinya Yamanaka, scienziato giapponese della Kyoto University e dei Gladstone Institutes a San Francisco (USA), con i loro studi hanno segnato il percorso della comprensione della biologia cellulare nel profondo, indicando che le cellule sono capaci di tornare a uno stadio immaturo e indifferenziato, attraverso dei meccanismi di riprogrammazione cellulare.

Dopo aver intervistato il professore Giulio Cossu, continuiamo la nostra incursione nel mondo dello studio delle staminali per capire l'impatto del Premio Nobel di quest'anno, intervistando un'altra scienziata italiana ai vertici della ricerca internazionale sulle cellule staminali, la professoressa Elena Cattaneo, direttore del Centro UniStem di Ricerca Interdipartimentale sulle Cellule Staminali dell'Università di Milano.
Elena Cattaneo è a capo del Laboratorio di Biologia delle Cellule Staminali e di Farmacologia della Malattie Neurodegenerative dell'Università di Milano, dove si occupa di studiare e comprendere i fattori che influenzano la divisione e il differenziamento delle cellule staminali neurali e le disfunzioni molecolari alla base delle malattie neurodegenerative, come la Corea di Huntington, una malattia genetica dominante.
archivioscienze aveva già incontrato e intervistato Elena Cattaneo per farsi spiegare cosa sono le cellule staminali e quali informazioni ci possono dare. Ora le chiediamo di spiegarci cosa hanno significato le ricerche di Gurdon e Yamanaka nella comprensione della biologia cellulare e nello sviluppo del settore di ricerca in cui lei opera.

Un'immagine di Elena Cattaneo, staminalista e Direttore del Centro UniStem dell'Università di Milano (Foto: formicablu)

Professoressa Cattaneo, riprogrammare una cellula per farla tornare indietro nel tempo: un obiettivo impossibile senza il contributo degli studi di Gurdon e Yamanaka?
Sì, impossibile. Le loro scoperte ora impongono di riscrivere i libri di testo di biologia. Abbiamo sempre pensato al DNA di una cellula adulta del nostro organismo come ad una impalcatura specializzata e allo stesso tempo statica, capace di produrre solo ciò che quella cellula specializzata deve fare. Con le scoperte dei due premi Nobel abbiamo capito che non è così. La cellula adulta può essere indotta a disassemblare il suo DNA e a riattivare geni embrionali “spenti”, portando la cellula adulta indietro nel tempo ad uno stadio simile a quello di una cellula staminale embrionale.
Inoltre, le cellule riprogrammate di Yamanaka possono essere importanti per diversi studi. Sono cellule staminali embrionali “artificiali”, che mirano a mimare le caratteristiche delle staminali embrionali “vere”. Le une e le altre si definiscono pluripotenti perché capaci di generare tutte le cellule specializzate del nostro organismo. Quali delle due tipologie saranno ideali per che tipo di studi e per potenziali trattamenti è ancora da capire.

Dal punto di vista della comprensione della biologia della cellula, che cosa hanno significato le ricerche premiate con il Nobel?
Queste due ricerche ci dicono che le cellule specializzate (come ad esempio quelle della pelle o del sangue) possono cancellare la loro storia di specializzazione acquisita nel tessuto in cui sono localizzate e tornare ad essere plastiche e pluripotenti. A partire da questo nuovo stadio pluripotente, la cellula riprogrammata può poi generare cellule diverse dalle originarie, ad esempio neuroni. È stato come capire per la prima volta che è la Terra a girare intorno al Sole, mentre prima si sosteneva il contrario. La scienza ci abitua a questi giri di boa e ci espone a conoscenze inaspettate: è una disciplina che progredisce perché è possibile confutare sperimentalmente ciò che viene sostenuto. In tal senso, Gurdon e Yamanaka hanno confutato il dogma della irreversibilità dello stato differenziato maturo.

Il Nobel di quest’anno premia di fatto anche le tecniche usate (più che la ricerca), portando in primo piano la biotecnologia in senso stretto: è un cambiamento?
È vero che c’è un grosso impatto della tecnica. Pensiamo all’esperimento di Yamanaka, che è stato l’unico, sei anni fa, a pensare di riuscire ad esprimere in una cellula adulta 20 potenziali geni riprogrammatori per cercare quelli giusti (senza sapere se ve ne fossero!).
Sebbene le tecniche abbiano un peso, tuttavia, io vedo sempre la potenza dell’idea e dell’intuizione straordinaria e coraggiosa che ha poi usato la tecnica per rispondere a una domanda biologica rivoluzionaria.

La tecnica del trasferimento nucleare non è stata un'innovazione di Gurdon; perché premiare il suo studio?
Certamente altri hanno trasferito nuclei da una cellula ad un’altra cellula, ma senza mai sollevare la domanda e giungere alla risposta dell’esperimento di Gurdon. Gurdon, per la prima volta, nel 1962 ha usato il trasferimento nucleare per clonare un organismo (la rana). Ha dimostrato che l’informazione genetica per fare questo la si può trovare anche nel nucleo di una cellula adulta, che se inserito nell’ovocita accettore privato del suo nucleo, guiderà la formazione di un girino completo. In altre parole, Gurdon ha dimostrato che un nucleo (e quindi il DNA) adulto può istruire un ovocita privo di nucleo affinché si formi un girino. E questa è anche la dimostrazione di quanto un esperimento apparentemente inutile, quale la clonazione di un girino, possa stravolgere le conoscenze. E possa, più di 40 anni dopo, portare un altro ricercatore a pensare che anche una cellula adulta umana possa essere riprogrammata.
Quali saranno le ricadute applicative, se ci saranno, lo sapremo tra anni. E se queste cellule riprogrammate saranno più o meno potenti delle staminali embrionali "vere" o delle staminali adulte lo potremo sapere solo attraverso un diretto confronto e molto lavoro. Nessuna strada è chiusa, piuttosto vi sono possibilità in più, come abitualmente succede con le scoperte della scienza.

È probabile che si scoprirà che la tecnica della riprogrammazione sia ideale per ottenere modelli di malattia in vitro. Riprogrammando fibroblasti da pazienti con malattie, è infatti possibile ottenere in vitro un modello paziente-specifico di malattia, su cui studiare meccanismi e sviluppare farmaci. Questo rappresenta oggi il campo più battuto dalla ricerca con le staminali indotte. Ovviamente è anche possibile ottenere cellule specializzate dalle cellule riprogrammate, per esempio neuroni. Ma quanto questi neuroni ottenuti da cellule riprogrammate siano veramente uguali a quelli ottenuti dalle embrionali “vere” e quali siano piu’ adattabili all’eventuale trapianto è da capire. Non sappiamo nemmeno se le staminali in generale diventeranno mai uno strumento di cura per le malattie neurodegenerative. Ecco perchè non possiamo lasciar perdere nessuna possibilità.
Le cellule riprogrammate, proprio perchè riportano indietro un DNA adulto, possono trasportare una memoria dell’età o della specifica cellula specializzata da cui sono state originate. Potrebbero, una volta trapiantate, tornare allo stato nativo, generando in loco i fibroblasti di partenza. Sono tutte ipotesi da verificare e confutare. Ma oggi certamente c’è una scoperta che permette di pensare a strategie prima inimmaginabili.

Mentre le cellule staminali adulte sono già ampiamente usate e le staminali embrionali cominciano a fare i primi passi in clinica, le cellule IPS (staminali pluripotenti indotte) sono una tecnica molto "giovane" e c’è ancora molta strada da fare per comprendere il loro possibile uso nella pratica medica. Non è stata una scelta azzardata premiare una ricerca così nuova?
Il possibile impiego clinico o industriale di una scoperta scientifica non è determinante per il riconoscimento del suo valore, ma è piuttosto l’orizzonte che apre ad essere premiato. Pertanto, il riconoscimento di tale valore non è nemmeno legato all’età della scoperta. Una scoperta di ieri può essere così rivoluzionaria da meritare subito il Nobel. È successo con lo studio di Yamanaka.

Altre scoperte, di 40-50 anni prima (come quella di Gurdon), raggiungono il Nobel perché qualcuno anni dopo ne dimostra la trasferibilità ad altri contesti (ad esempio, in questo caso, quello umano).

Si tratta dunque di un Nobel assegnato ad una prima straordinaria scoperta, apparentemente inutile, che ha aperto ad una seconda scoperta che ha siglato ed esteso la rilevanza della prima per l’uomo. L’una senza l’altra non avrebbero probabilmente raggiunto questo traguardo.
Chi governa le politiche della scienza dovrebbe guardare con attenzione a questo Nobel per comprendere che è la conoscenza a guidare il progresso e a creare la strada per possibili applicazioni.