Cellule staminali svelano come pesci e lucertole rigenerano l’udito

Roma – Identificati, grazie alle cellule staminali, i principali regolatori genici che consentono ad alcuni animali sordi, tra cui pesci e lucertole, di rigenerare naturalmente il loro udito. Lo rivela un nuovo studio sulle cellule staminali dell’University of Southern California, USC, pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS. I risultati potrebbero guidare gli sforzi futuri per stimolare la rigenerazione delle cellule sensoriali dell’udito nei pazienti con perdita dell’udito e disturbi dell’equilibrio. Guidato dal primo autore, Tuo Shi, e dagli autori corrispondenti, Ksenia Gnedeva e Gage Crump della Keck School of Medicine della USC, lo studio si concentra su due tipi di cellule nell’orecchio interno: le cellule sensoriali che rilevano il suono e le cellule di supporto che creano un ambiente in cui le cellule sensoriali possono prosperare. Nelle specie altamente rigenerative come pesci e lucertole, le cellule di supporto possono anche trasformarsi in cellule sensoriali sostitutive dopo una lesione, una capacità assente negli esseri umani, nei topi e in tutti gli altri mammiferi. Per comprendere meglio questo straordinario processo rigenerativo, gli scienziati hanno determinato come i geni normalmente presenti solo nelle cellule sensoriali possano essere riattivati ​​nelle cellule di supporto delle specie rigenerative. Per riuscirci, gli scienziati hanno determinato come il genoma si ripiega nelle cellule sensoriali e nelle cellule di supporto delle orecchie interne dei pesci zebra rigenerativi e delle lucertole anole verdi. I ricercatori hanno quindi confrontato gli elementi di controllo del DNA per i geni sensoriali nei pesci zebra e nelle lucertole anole verdi con quelli nei topi, che non possono sostituire le cellule uditive sensoriali dopo una lesione. “Confrontando due diversi vertebrati rigenerativi, il pesce zebra e le lucertole, con vertebrati non rigenerativi come i topi, abbiamo scoperto qualcosa di fondamentale nel modo in cui le cellule sensoriali possono essere sostituite per ripristinare l’udito in alcuni vertebrati”, ha affermato Crump, professore del Dipartimento di biologia delle cellule staminali e medicina rigenerativa presso l’USC. Gli esperimenti hanno rivelato una classe di elementi di controllo del DNA, noti come “potenziatori”, che dopo un infortunio amplificano la produzione di una proteina, chiamata ATOH1, che a sua volta induce una serie di geni necessari per produrre cellule sensoriali dell’orecchio interno. Utilizzando CRISPR, uno strumento di editing genetico, gli scienziati hanno eliminato cinque di questi potenziatori nei pesci zebra, compromettendo sia la formazione delle cellule sensoriali uditive durante lo sviluppo sia la loro rigenerazione dopo una lesione. “In passato, l’eliminazione di singoli enhancer, sequenze di DNA che svolgono il loro ruolo pro-trascrizione attraverso l’associazione con diverse proteine, il più delle volte non aveva un grande effetto”, ha dichiarato Crump. “Ma – ha continuato Crump – prendendo di mira tutti e cinque gli enhancer nel pesce zebra, abbiamo scoperto il loro ruolo critico sia nello sviluppo che nella rigenerazione”. “È interessante notare che, sebbene i pesci zebra possiedano lo stesso tipo di cellule sensoriali in un organo acquatico specializzato, chiamato linea laterale, che rileva il flusso e la pressione dell’acqua, le delezioni genetiche hanno interessato solo le cellule dell’orecchio interno”, ha specificato Crump. I ricercatori hanno scoperto che i topi possiedono potenziatori equivalenti che sono attivi durante lo sviluppo embrionale nelle cellule progenitrici che danno origine alle cellule sensoriali e di supporto dell’orecchio interno. Tuttavia, solo le specie rigenerative, come pesci e lucertole, mantengono questi potenziatori in una configurazione aperta nelle loro cellule di supporto fino all’età adulta, preservando la loro capacità di sostituire le cellule sensoriali danneggiate. “Quello che abbiamo scoperto è che i tipi di cellule sorelle nei vertebrati rigenerativi mantengono gli enhancer aperti dallo sviluppo fino alle fasi adulte, consentendo così a queste cellule correlate di sostituirsi a vicenda dopo un danno”, ha aggiunto Crump. “In futuro, strategie mirate per aprire questi enhancer nell’orecchio interno umano potrebbero essere utilizzate per potenziare le nostre capacità rigenerative naturali e invertire la sordità”, ha concluso Crump. (30Science.com)