Uno studio del Cnr e de La Sapienza rivela che le cellule trasmettono informazioni ereditarie capaci di influenzare la loro capacità di proliferare. La scoperta potrebbe avere importanti applicazioni nella medicina rigenerativa e nella ricerca sui tumori.
Le cellule staminali non agiscono in modo casuale. A guidarne il comportamento sarebbe una sorta di memoria biologica tramandata nel tempo, capace di influenzare il destino delle generazioni successive. È quanto emerge da una ricerca realizzata dall’Istituto dei sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche e dalla Sapienza Università di Roma, pubblicata sulla rivista scientifica PRX Life dell’American Physical Society.
Lo studio
Lo studio ha permesso di osservare per la prima volta un fenomeno finora sfuggito alla comunità scientifica, grazie all’applicazione di un concetto derivato dalla fisica noto come “inheritance entropy”, ovvero entropia da eredità. Attraverso questo strumento i ricercatori hanno misurato il flusso di informazioni che si trasmette tra cellule appartenenti alla stessa linea genealogica.
Le analisi si sono concentrate sulle cellule staminali scheletriche e hanno evidenziato che le forti differenze nel loro comportamento non dipendono dal caso. Al contrario, esisterebbe una memoria biologica che viene trasmessa da una generazione cellulare all’altra e che condiziona la capacità delle cellule di continuare a dividersi oppure di interrompere la propria crescita.
Quando una cellula staminale si divide, genera infatti una discendenza che può essere rappresentata come un vero e proprio albero genealogico. Alcuni rami continuano a proliferare rapidamente, mentre altri arrestano la crescita dopo poche generazioni. Fino a oggi non era chiaro se questo fenomeno fosse dovuto a eventi casuali oppure a un programma biologico già definito.
Secondo i risultati della ricerca, il destino proliferativo delle cellule risulta strettamente collegato alla loro storia familiare. Gli studiosi hanno osservato che, in determinati punti dell’albero genealogico, si attivano modificazioni epigenetiche, ossia cambiamenti che alterano il comportamento cellulare senza modificare il DNA. Questi eventi funzionerebbero come una sorta di conto alla rovescia biologico destinato a influenzare tutti i discendenti della cellula originaria.
L’effetto non è immediato. Le cellule continuano infatti a dividersi per alcune generazioni, ma la loro capacità proliferativa si riduce progressivamente fino ad arrestarsi. Questo meccanismo produce uno schema altamente organizzato all’interno della colonia cellulare e genera un livello di ordine superiore rispetto a quanto ci si attenderebbe da un processo governato esclusivamente dal caso.
La riduzione dell’entropia osservata dai ricercatori rappresenta quindi la prova che la crescita delle cellule staminali segue regole molto più strutturate del previsto e che il loro comportamento è influenzato da una memoria ereditaria trasmessa lungo l’intero albero genealogico.
Le possibili applicazioni della scoperta sono numerose. Comprendere i meccanismi che regolano la proliferazione cellulare potrebbe contribuire allo sviluppo della medicina rigenerativa e offrire nuove chiavi di lettura per i processi di invecchiamento dei tessuti. Inoltre, il metodo basato sull’entropia ereditaria potrebbe essere utilizzato anche nella ricerca oncologica per verificare se la resistenza ai farmaci sviluppata da alcune cellule tumorali segua meccanismi di trasmissione ereditaria simili a quelli osservati nelle cellule staminali.
