GENI WNT
Gli “interruttori” dello sviluppo
I GENI CHE REGOLANO LO SVILUPPO EMBRIONALE
GENI MATERNI
GENI DI SEGMENTAZIONE
GENI OMEOTICI
Questi geni operano in successioni spaziali e temporali, in modo da
dirigere con precisione lo sviluppo dell’embrione.
Che cosa sono i geni wnt?
- Geni omeotici
- Promotori della proliferazione cellulare
- Codificatori di morfogeni
I geni WNT, scoperti inizialmente nel moscerino della frutta,
sono conosciuti come promotori della proliferazione cellulare.
Il nome Wnt è stato coniato come una combinazione di WG
(“wingless”-“senza ali”) e Int e può essere pronunciato come
“Wint”.
Essi svolgono un ruolo importante nella embriogenesi e nel
cancro oltre ad essere coinvolti anche nei normali processi
fisiologici negli animali adulti.
Le proteine codificate da questi geni, sono infatti attualmente
riconosciute come morfogeni, ovvero sostanze che sono in
grado di regolare l’ipotetico modello di sviluppo dei tessuti e in
particolare determinare il ruolo, all’interno del tessuto stesso,
di determinate cellule specializzate.
I morfogeni sono inoltre molecole di segnalazione, che
agiscono direttamente sulle cellule per produrre specifiche
risposte cellulari, determinate in base alla concentrazione del
morfogeno stesso.
Nella Drosophila melanogaster, questi geni sono identificati
come geni omeotici in quanto determinano quali organi e
appendici si devono sviluppare in particolari segmenti del
corpo. Si tratta di geni che occupano ampie regioni del DNA
con lunghe sequenze di introni.
La perdita di geni omeotici per mutazioni o delezioni causa la
comparsa di un’appendice o di una struttura corporea in
posizione non appropriata.
I WNT e la medicina rigenerativa
La scoperta di questa famiglia di geni e la loro funzione apre nuove
prospettive nel campo della medicina rigenerativa in particolare
nella lotta contro malattie degenerative come il morbo di
Alzheimer, Parkinson e cardiopatie, nonché distrofie muscolari.
Ma riguardo all’azione dei geni Wnt, ancora più interessante, è un
esperimento svolto da un gruppo di ricercatori del Salk Institute
della California condotto su embrioni di pollo.
La ricetta per far ricrescere le ali ai polli
Diversi vertebrati, come i pesci zebra,
la rana toro e le salamandre,
possiedono la capacità di rigenerare
arti danneggiati o perduti. Subito dopo
l’amputazione, alcune cellule epiteliali
migrano sul punto della ferita e la
chiudono.
Quindi le stesse cellule subiscono un
processo di “dedifferenzazzione”,
ovvero regrediscono allo stadio di
staminali indifferenziate e proliferano
formando una piccola massa chiamata
blastema che successivamente
prende forma creando un nuovo arto
perfettamente funzionante, che si
sviluppa e rimpiazza quello che era
andato perduto.
Attivando o bloccando l’azione
dei Wnt nei pesci zebra è
possibile ottenere
rispettivamente pinne complete o
incomplete.
Studiando questa particolare capacità
di questi vertebrati, i ricercatori hanno
scoperto che i Wnt svolgono un ruolo
fondamentale in questo processo che
infatti viene bloccato se vengono
disattivati questi geni.
Infine, l’ultima parte dell’esperimento,
è stata condotta su animali che in
natura non hanno questa capacità.
Dopo aver reciso parte di un’ala negli
embrioni di pollo, è stata stimolata
l’attivazione dei geni Wnt nelle cellule
residue ottenendo un risultato
sorprendente: gli embrioni erano
riusciti a rigenerare ali perfette,
comprese di tutti i tessuti e vasi
sanguinei.
Attivando i geni Wnt nell’embrione di
pollo è stato possibile far ricrescere
delle ali che erano state tagliate.
COME RIATTIVARE I WNT
Per stimolare o bloccare la produzione di proteine Wnt
nelle cellule delle loro cavie, i ricercatori si sono serviti di
virus geneticamente modificati. In particolare si sono usati
degli adenovirus, esempio tipo di virione poliedrico così
chiamati perché isolati, la prima volta, dalle adenoidi.
Il capside degli adenovirus è un icosaedro formato da 252
capsomeri poligonali di due diversi tipi (esoni e pentoni).
Caratteristica degli adenovirus è la presenza di dodici
fibre, di natura proteica, inserite nei vertici del capside,
aventi funzioni antigeniche e emoagglutinanti. Sono
proprio le sue caratteristiche a rendere gli adenovirus utili
negli esperimenti di terapia genica, dove sono
comunemente usati.
In alcuni esperimenti i ricercatori hanno manipolato il Dna
di questi virus, privandoli della loro capacità di replicarsi e
danneggiare la cellula infettata.
Successivamente è stato inserito al loro interno, in base
alle necessità, geni in grado di promuovere o bloccare
l’attivazione dei Wnt.
I virus modificati mantengono intatta la loro naturale
capacità di agganciarsi alla membrana cellulare e
penetrare al suo interno, inducendo successivamente le
cellule stesse a sintetizzare le proteine codificate dai geni.
RIATTIVARE I WNT
I virus “taxi”
Pericoli della terapia
Il problema derivante da questo tipo di esperimenti è
dovuto al fatto che la stimolazione dei geni Wnt è un
intervento molto delicato, che deve essere effettuato nella
misura giusta e nell’intervallo di tempo opportuno.
In caso contrario, esso innesca la proliferazione di cellule
tumorali.
Le proteine prodotte dai geni Wnt costituiscono una fitta
rete di messaggeri chimici usati dalle cellule per
comunicare tra loro durante lo sviluppo embrionale.
Quando vengono captate da specifici recettori sulla
membrane delle cellule destinatarie, inducono al loro
interno un aumento della produzione di beta-catenina,
molecola che stimola la proliferazione cellulare.
Una possibile attivazione impropria dei segnali Wnt, può
dunque causare un accumulo abnorme di beta-catenina
con l’avvio conseguente di una proliferazione cellulare che
diventa incontrollata.
Una concentrazione anomala di beta-catenina è stata
riscontrata nell’85% dei casi di cancro al colon, nel
melanoma e nel carcinoma ovarico.
Questo è infatti uno dei processi responsabili
dell’insorgenza di tumori.
Alcuni ricercatori della Stanford University hanno
dimostrato che bloccando i Wnt nelle cellule tumorali si
contrasta la loro proliferazione.
Altre applicazioni
In seguito a recenti esperimenti si è inoltre scoperto che le
proteine codificate dai Wnt possono essere usate per
riprogrammare cellule adulte in staminali, quindi in cellule
pluripotenti
I ricercatori hanno preso diversi tipi di cellule adulte e le
hanno fuse con cellule staminali embrionali in presenza della
proteina Wnt.
Dopo questa manipolazione, le cellule adulte hanno perso le
loro caratteristiche tipiche e ne hanno invece acquisite altre,
simili a quelle delle cellule staminali.
Si sono cioè trasformate in cellule poco differenziate
(pluripotenti) e in grado di dare origine a cellule di tessuti
diversi da quello di partenza.
L’utilizzo di queste proteine permette dunque di ottenere
cellule simil-staminali a partire da cellule della pelle limitando
l’introduzione di geni estranei che si possono rivelare dannosi.
COSA ASPETTARCI DAL FUTURO?
Tutti questi esperimenti in futuro potrebbero avere applicazioni anche
sull’uomo: la manipolazione dei Wnt potrebbe non solo dare un contributo
nel campo della medicina rigenerativa, ma anche aiutarci nella cura di varie
malattie degenerative, delle distrofie muscolari e dei tumori.
Si tratta però di un futuro
molto lontano in quanto si
tratta di interventi molto
delicati e non è ancora
possibile stabilire se
potranno essere realmente
usati sull’uomo con
sicurezza.
BIBLIOGRAFIA/SITOGRAFIA
NELSON D. L., M. M. COX, I principi di Biochimica di
Lehninger, Zanichelli, Bologna, 2006
NEWTON n°1 Gennaio 2007, Noi facciamo ricrescere le
ali ai polli di Daniela Valentini
FIORIN M.G. Microbiologia principi e tecniche, Zanichelli,
Bologna, 1999
www.Biomedicina.net
www.MedicinaNews.it
www.wikipedia.it
Autore: GABRIELE
