SCIENZA E RICERCA

Ricerca e innovazione a braccetto: i mitocondri

“Un giorno la mia bambina mi chiese che lavoro facessi e le risposi che studiavo i mitocondri, le centrali energetiche della cellula”. Ma secondo Rosario Rizzuto, direttore del dipartimento di scienze biomediche di Padova, la spiegazione non chiarì le idee alla figlia. Come del resto a gran parte di chi, fuori dai laboratori in cui si pratica ricerca di base, dei mitocondri non ne sa poi molto. Eppure l’European Research Council (Erc) ha investito nella ricerca in questo settore, finanziando ben tre progetti a Padova, tuttora in corso, per un totale di cinque milioni e mezzo di euro. Un ambito di indagine che lascia intravvedere importanti ricadute non solo a livello clinico, ma anche sociale e di trasferimento tecnologico. 

“Lo studio dei mitocondri – spiega Rizzuto coinvolto in uno dei programmi finanziati con due milioni e mezzo di euro (mitocalcium) – è uno dei campi più promettenti della ricerca biomedica”. L’interesse per l’argomento nasce a partire dalla seconda metà del Novecento con un’esplosione negli ultimi cinque anni. “I mitocondri intervengono nello sviluppo di tutte le malattie più importanti. Obesità, diabete, cancro e patologie di tipo neurodegenerativo sono associate a disfunzioni della nostra macchina energetica”. E, accanto a quelli padovani, gli studi in questo senso non mancano. È proprio di questi giorni, ad esempio, la notizia di una ricerca condotta per ora sui topi da ricercatori dell’Istituto neurologico Carlo Besta di Milano in collaborazione con il Mitochondrial Biology Unit del Medical Research Council di Cambridge che dimostrerebbe l’efficacia della vitamina B3 nel ridurre i problemi motori causati dalle malattie mitocondriali. 

Ma le ragioni per cui negli ultimi tempi i riflettori sono puntati sui mitocondri sono anche altre. Questi “antichi invasori”, batteri che hanno occupato le cellule ancestrali stabilendo con esse una relazione di “simbiosi”, non solo producono energia ma sono coinvolti in molti altri processi. Innanzitutto, scoperta degli ultimi anni del team di Rizzuto, partecipano attivamente al sistema di segnali veicolati dallo ione calcio, un importante messaggero che controlla processi come la trasmissione nervosa, la contrazione dei muscoli o il rilascio di ormoni. In secondo luogo guidano le cellule in eccesso o danneggiate alla morte cellulare, l’apoptosi. Si tratta di un meccanismo centrale implicato anche in questo caso in numerose patologie: se le cellule, ad esempio, si “prendono la libertà” di crescere troppo, si può andare incontro a proliferazione tumorale. A ciò si aggiunga che i mitocondri intervengono nel processo di differenziamento cellulare. Anche questa una scoperta recente, frutto del gruppo di lavoro di Luca Scorrano, del dipartimento di biologia di Padova, che dall’Erc ha ricevuto un finanziamento di un milione e mezzo di euro (mytochondrial dynamics). “Durante il differenziamento cellulare – spiega il docente – i mitocondri cambiano notevolmente struttura e se ciò non avviene anche il differenziamento (in senso cardiaco nel caso specifico) non ha luogo”. 

La forma è legata alla funzione, dunque, e cambia con l’avanzare dell’età, cosa che implica un’azione non più ottimale nella produzione di energia. “Avere dei mitocondri che cominciano a invecchiare e a cambiare di forma e di funzione causa seri danni alla cellula – argomenta Marco Sandri, del dipartimento di scienze biomediche che lavora al terzo dei progetti finanziati da Erc (muscle aging) -. Per questo esiste nel nostro organismo un ‘sistema di controllo di qualità’ che riconosce i mitocondri danneggiati e li rimuove, un meccanismo noto come autofagia”. Se nei soggetti giovani il processo avviene nell’arco di 20 minuti dal momento dell’attivazione, negli anziani il sistema di controllo di qualità è bloccato e non riconosce più gli organelli danneggiati. Condizione che si verifica non solo durante l’invecchiamento, ma che dipende anche dagli stili di vita, come nel caso di sedentarietà, alimentazione sbagliata o eccessivo introito calorico. “Il sistema tuttavia  – spiega Sandri – non viene bloccato per sempre: se da anziani ad esempio svolgiamo attività fisica il processo può essere riattivato. Ed è proprio in questa direzione che ci stiamo muovendo cercando di capire perché l’azione di rimozione dei mitocondri venga bloccata e come sia possibile riattivarla”. Al momento si stanno avviando trials clinici per riattivare il “sistema di controllo di qualità” in alcune patologie genetiche e si stanno sviluppando nuovi farmaci. 

D’altra parte le aziende non stanno a guardare. È il caso ad esempio di Thereson che produce dispositivi per il trattamento delle ulcere del piede diabetico e che recentemente si è rivolta ai laboratori di Rizzuto e Barbara Zavan, docente dello stesso dipartimento. “A muoverci – spiega Enrico Fermi, scientific and technical manager alla Thereson – è stata la volontà di capire quali fossero i meccanismi di tipo biofisico che stavano dietro al funzionamento dello strumento che produciamo. Da un lato per consentirci di migliorare la tecnologia riducendo i tempi di guarigione e per permetterci di applicarla anche ad altre patologie; dall’altro per convincere la comunità scientifica a utilizzare il dispositivo”. E dietro all’efficacia dell’apparecchiatura, ancora una volta stanno i mitocondri. Antichi immigrati che, nella nuova terra, si sono presi una bella rivincita. 

Monica Panetto

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