Programma di ricerca

Risposta al danno al DNA e senescenza cellulare

Dadda
Responsabile: Fabrizio d’Adda di Fagagna

Luogo di nascita: Udine
Data di nascita: 28 luglio 1966
Nazionalità: italiana
Laurea: Scienze Biologiche, presso l’Università di Trieste
Dottorato: Dottorato in Genetica Molecolare, presso la SISSA (Scuola Italiana di Studi Superiori Avanzati) di Trieste

La “terza età” delle cellule

Una cellula è sana fino a quando funzionano correttamente tutti quei meccanismi del ciclo cellulare che le assicurano tanto l’ingresso dei nutrienti e dell’ossigeno, indispensabili per la sua crescita, quanto lo smaltimento delle sostanze di rifiuto che inevitabilmente si formano. È il ciclo cellulare a decidere quando la cellula è pronta replicarsi, cioè per dividersi e originare due nuove cellule. E, al momento della replicazione, il DNA della cellula madre si sdoppia affinché le cellule figlie possano ereditare l'intero corredo genetico.

Il ciclo però si ferma quando la cellula diventa vecchia (o, per meglio dire, "senescente"): a quel punto lo sdoppiamento del DNA e il processo di replicazione si interrompono e la cellula, pur mantenendo in funzione i propri meccanismi metabolici, non è più in grado di moltiplicarsi. Ma come fa la cellula a sapere di aver oltrepassato, per così dire, la "soglia della terza età" e di dover fermare il proprio ciclo di replicazione? La risposta è nei "telomeri", le estremità del DNA. Ed è proprio dei telomeri, del loro ruolo nell'invecchiamento delle cellule e nell'insorgenza dei tumori che si occupa Fabrizio d'Adda di Fagagna, lo scienziato alla guida del programma "Telomeri e senescenza". 

Presentazione del programma

I telomeri si accorciano a ogni replicazione successiva (dalla cellula originaria alle due prime figlie, da queste alle successive quattro cellule e così via), e a un certo punto diventano "troppo corti".

Il meccanismo molecolare che collega il fenomeno "telomero troppo corto" al fenomeno "senescenza" ha costituito per anni un vero e proprio enigma scientifico, del quale proprio d'Adda di Fagagna ha trovato la soluzione. Con una serie di esperimenti condotti su cellule umane, il ricercatore ha scoperto che, quando i telomeri sono troppo corti, oppure danneggiati, si attiva un sistema di emergenza specifico, corrispondente alla rottura irreversibile del DNA.

Dadda ProgrammaDiffusioni dei cromosomi nella
divisione cellulare di topo. 
Il DNA è in blu,
i telomeri sono in giallo.

"In pratica – spiega d'Adda di Fagagna – parte un segnale d'allarme che dice 'Attenzione, il DNA è rotto e non posso più ripararlo! Interrompere istantaneamente la replicazione!' Così, per evitare di propagare il danno genetico alle generazioni successive di cellule, il ciclo si ferma e la cellula entra nella fase di senescenza."

Questo meccanismo è una delle forme più importanti di "instabilità genomica", fenomeno che, in numerosi casi già dimostrati, è coinvolto nell'insorgenza del cancro. E il gruppo IFOM "Telomeri e senescenza" sta cercando di capire qual è il ruolo dell'instabilità genomica "da telomeri corti" nella degenerazione neoplastica. 

Particolari strumenti o competenze utilizzate nello programma

Per caratterizzare i meccanismi cellulari attivati in seguito al danneggiamento del DNA grazie all’uso di specifici anticorpi fluorescenti. Si tratta di sostanze che, una volta introdotte nelle cellule, si legano in particolare alle proteine attivate proprio dal DNA “danneggiato”. Ed essendo fluorescenti, possono essere individuate facilmente al microscopio. Permettendo così di individuare le proteine “incriminate” e di studiarne i dettagli strutturali e funzionali. 

Possibile impatto su prevenzione o trattamento del cancro

La conoscenza di tutti i meccanismi che portano una cellula sana a trasformarsi in cellula tumorale è fondamentale ai fini di sviluppare nuovi trattamenti contro il cancro. Gli “ingranaggi” di questi meccanismi (cioè le molecole in essi coinvolte) sono infatti potenziali bersagli su cui puntare nuove terapie farmacologiche “intelligenti”, in grado cioè di agire solo laddove i meccanismi funzionano male. Per colpire solo le cellule malate senza aggredire i tessuti sani. 
In più, gli studi effettuati del gruppo di Fabrizio d’Adda di Fagagna sono anche finalizzati a capire se una cellula possiede o meno il corredo di proteine necessarie a rispondere bene a una certa terapia. Strumento utile per scegliere di volta in volta il trattamento farmacologico più adeguato al paziente. 

 


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