Uno strumento per comprendere quante sono le cellule coinvolte nella riparazione muscolare, come comunicano e cosa succede in caso di malattie come le distrofie muscolari
Quante possono essere le cellule coinvolte nella riparazione muscolare e come comunicano fra di loro? Per provare a dare una risposta, un gruppo di ricercatori della Cornell University (Stati Uniti) ha realizzato un atlante delle cellule staminali muscolari, coinvolte nella rigenerazione del tessuto muscolare. Dal lavoro, pubblicato il 10 marzo su Cell Reports, è emerso che sono circa 35 mila le singole cellule descritte dai ricercatori. Un lavoro importante, utile per capire come avviene il normale processo di riparazione del tessuto muscolare negli adulti, ma che, soprattutto, potrà aiutare a capire i deficit della rigenerazione che si verificano durante l'invecchiamento e nelle distrofie muscolari.
La ricerca
Per esaminare le singole cellule coinvolte nel processo di riparazione muscolare e catalogarne l’attività, il team di ricercatori guidato da Benjamin Cosgrove, assistant professor presso la Scuola di ingegneria biomedica di Meinig della Cornell University, ha utilizzato una nuova tecnologia di profilatura cellulare. In particolare Cosgrove ha collaborato con il Biotechnology Resource Center della stessa Università, per utilizzare il sequenziamento dell'RNA a singola cellula e analizzare così i profili di espressione genica di migliaia di singole cellule. Tutte prelevate, in modelli murini, dai muscoli in fase di rigenerazione, comprese le rare cellule staminali muscolari che guidano il processo di riparazione. Cosgrove inoltre, grazie alla collaborazione con altri ricercatori dell’Università, si è servito di una serie di nuovi algoritmi per filtrare la vasta raccolta di informazioni molecolari.
Una fonte di domande
I risultati sono stati raccolti in un “atlante”, un lungo elenco delle cellule chiave coinvolte nel processo, che mette nero su bianco le loro somiglianze e differenze, e che sottolinea l’eterogeneità che esiste all'interno di ciascun tipo di cellula. “Poiché questo approccio ci consente di esaminare da vicino una cellula alla volta, può permetterci di rilevare anche le sottili differenze all'interno di un gruppo di stesse cellule”, ha riferito Cosgrove. La vasta quantità di dati a disposizione ha inoltre permesso ai ricercatori di formulare una serie di domande, non solo sulle cellule coinvolte, ma anche sul modo in cui queste comunicano fra di loro. “Questa risorsa ci ha permesso di chiederci quali sono i segnali molecolari che, durante il processo di riparazione muscolare, un certo tipo di cellula invia alle altre”, ha aggiunto Cosgrove.
Le proteine “syndecan”
Gli scienziati sono così riusciti ad ottenere una grande quantità di informazioni e di delinearne le connessioni. Come spiega lo stesso ricercatore, hanno, insomma, provato a mettere in relazione le cellule staminali con le variazioni che si verificano e le scelte che le cellule fanno. In questo modo, per esempio, il gruppo della Cornell University ha identificato una classe di proteine chiamate “syndecan”, che sembrano avere un ruolo chiave nell’aiutare le cellule staminali muscolari a “decidere che strada prendere” durante il processo di rigenerazione muscolare. Durante la replicazione infatti, le cellule staminali possono scegliere se andare ad arricchire la popolazione di cellule staminali stesse o se trasformarsi in miofibre mature che sostituiscono il tessuto muscolare. Le variazioni correlate alle proteine syndecan, come hanno mostrato i risultati, possono aiutare a capire il modo in cui le cellule staminali muscolari rispondono – ad esempio a seguito di un danno muscolare - ai segnali inviati delle cellule vicine, e quale strada intraprenderanno.
Capire le malattie
Poiché si tratta di uno dei più grandi set di dati del suo genere, l’atlante, oltre ad avere una valenza conoscitiva e di ricerca di base, fornisce un quadro completo delle interazioni che avvengono tra le cellule coinvolte nel processo di auto-riparazione dei tessuti e potrebbe aiutare a migliorare le strategie terapeutiche per i pazienti con danni muscolari. “Ora che sappiamo di più su cosa accade durante il normale e sano processo di riparazione degli adulti – ha concluso Cosgrove – possiamo anche chiederci in che modo le cellule coinvolte nel processo di riparazione vengono allocate in modo errato o disattivate in situazioni di malattia”. I ricercatori stanno attualmente applicando questo approccio per capire cosa succede nei casi in cui vi è un deficit del processo di riparazione muscolare, come durante l'invecchiamento e nella distrofie muscolari.
