Un nuovo studio condotto dall’University of Southern California (USC) ha identificato i principali regolatori genetici che permettono ad alcuni animali, tra cui pesci e lucertole, di rigenerare naturalmente il loro udito. Il lavoro, pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), potrebbe aprire la strada a future terapie per stimolare la rigenerazione delle cellule sensoriali nell’udito umano, un passo significativo per affrontare la perdita dell’udito e i disturbi dell’equilibrio.
Il team di ricerca, guidato da Tuo Shi e dai professori Ksenia Gnedeva e Gage Crump della Keck School of Medicine della USC, si è concentrato su due tipi di cellule presenti nell’orecchio interno: le cellule sensoriali, che rilevano i suoni, e le cellule di supporto, che creano l’ambiente necessario affinché le cellule sensoriali possano prosperare. Nelle specie altamente rigenerative, come i pesci e le lucertole, le cellule di supporto sono in grado di trasformarsi in cellule sensoriali dopo una lesione, una capacità che manca negli esseri umani, nei topi e negli altri mammiferi.
Per comprendere meglio questo straordinario processo rigenerativo, i ricercatori hanno esplorato come i geni normalmente presenti nelle cellule sensoriali possano essere riattivati nelle cellule di supporto delle specie rigenerative. Utilizzando modelli di pesci zebra e lucertole anole verdi, lo studio ha rivelato i meccanismi genetici che permettono questa trasformazione, fornendo nuovi spunti per stimolare la rigenerazione nelle specie non rigenerative, come i mammiferi.
Un nuovo approccio alla rigenerazione dell’udito
“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 dichiarato Gage 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 stimola una serie di geni necessari per la produzione delle cellule sensoriali nell’orecchio interno. Utilizzando la tecnologia CRISPR, gli scienziati hanno eliminato cinque di questi potenziatori nei pesci zebra, compromettendo sia lo sviluppo delle cellule sensoriali uditive che 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 spiegato 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“.
Interessante, secondo i ricercatori, è 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.
Le potenzialità della ricerca per il trattamento umano
I ricercatori hanno inoltre scoperto che i topi possiedono potenziatori equivalenti, attivi durante lo sviluppo embrionale nelle cellule progenitrici che danno origine alle cellule sensoriali e di supporto nell’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 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.
Guardando al futuro, Crump ha sottolineato che “strategie mirate per aprire questi enhancer nell’orecchio interno umano potrebbero essere utilizzate per potenziare le nostre capacità rigenerative naturali e invertire la sordità“. Un passo che potrebbe avere implicazioni significative nel trattamento delle persone affette da perdita dell’udito, sfruttando i meccanismi naturali di rigenerazione già presenti in alcune specie animali.