La ricerca al lavoro contro le malattie dei mitocondri

Non tutti ne avranno sentito parlare, ma sono l’oggetto di ricerche intense e appassionate in tutto il mondo. Le malattie mitocondriali sono un complesso insieme di disturbi ancora poco conosciuti, che coinvolgono le “centrali energetiche” delle cellule. Annoverate come malattie rare, si manifestano spesso in bambini e adolescenti con modalità a volte devastanti per i pazienti e le famiglie.

L’Italia è in prima fila nella lotta alle malattie mitocondriali. Giuseppe Gasparre, biotecnologo e ricercatore in Genetica Medica dell’Università di Bologna, è il coordinatore del progetto MEET (Mitochondrial European Educational Training), lanciato dall’Ateneo emiliano in collaborazione con un network internazionale di centri di ricerca, imprese ed associazioni di pazienti. Lo scopo: formare una generazione di giovani ricercatori capaci e motivati, e sviluppare metodologie e tecniche innovative per comprendere e contrastare meglio questo tipo di malattie.

COSA SONO

«Le malattie mitocondriali colpiscono gli organelli deputati alla produzione di energia, componenti cellulari chiamati mitocondri, essenziali per la vita della cellula e dell’intero organismo» spiega Gasparre. Per gli amanti della fantascienza «Sono i midi-chlorian di Guerre Stellari, le microscopiche forme di vita dalle sembianze batteriche presenti in ogni cellula di esseri viventi, la base della forza di Anakin Skywalker. L’essenza stessa della vita. Se non ci fosse il mitocondrio nella nostra atmosfera piena di ossigeno non potremmo vivere; trasforma ossigeno - un gas tossico- in acqua e, nel farlo, produce energia per far funzionare le cellule. Le patologie che alterano questi processi sono anche molto diverse, ma tutte con un denominatore comune: un deficit di produzione di energia».

I FATTORI GENETICI

La maggior parte delle malattie mitocondriali è di origine genetica, «di tipo ereditario, a volte congenito. Il mitocondrio ha un suo DNA, perchè deriva da un batterio ancestrale che ha “colonizzato” la cellula, portandosi dietro il suo genoma». La causa della malattia, quindi, può essere sia nel DNA del mitocondrio, sia in quello del nucleo cellulare, perchè i due cooperano, esplicando funzioni fondamentali.

LE FUNZIONI PIU’ COLPITE

Anna Maria Porcelli, ricercatrice in Biochimica presso il Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie dell’Università di Bologna e Work Package leader del MEET, aggiunge: «Le alterazioni genetiche a carico del mitocondrio portano a un cambiamento nel metabolismo della cellula e, spesso, l’incapacità di sopperire ai bisogni energetici fa sì che la cellula degeneri». Alcuni tipi di cellule sono più “fragili” di altri, perchè usano più energia. «Ad esempio le cellule della pelle, più quiescenti, soffrono meno del calo di energia, le cellule nervose invece hanno una richiesta energetica elevata, così come quelle del cuore, del muscolo. Ecco perchè le forme più frequenti di patologia si manifestano come un danno neurodegenerativo, neurologico, cardiovascolare».

NUMERI IN ASCESA

Difficile dare una misura al complesso delle malattie che coinvolgono i mitocondri. Prese singolarmente sono patologie rare, ma molto severe. Considerate tutte assieme, le diagnosi aumentano perchè è cresciuta la conoscenza del mitocondrio e delle sue funzioni, spiega Gasparre, «oggi, che si è arrivati a una completa descrizione del DNA mitocondriale, si cominciano ad annoverare fra i disturbi legati ad alterazioni del mitocondrio cellulare anche patologie come Parkinson, Alzheimer, diabete». «E il cancro» aggiunge Anna Maria Porcelli. «È sempre stata considerata soltanto una malattia su base genetica, ma sappiamo che è anche metabolica. Negli anni recenti sono stati condotti molti studi sulla relazione fra il metabolismo mitocondriale e lo sviluppo dei tumori, è ancora un’area molto dibattuta, ma la scienza funziona così e un po’ alla volta si sta arrivando a punti fermi condivisi».

TUMORI E MITOCONDRI

A Bologna i ricercatori lavorano in particolare attorno alla relazione fra mutazioni mitocondriali e tumori. Spiega Porcelli: «Siamo partiti da una domanda: le mutazioni dei mitocondri possono favorire o meno la formazione di un tumore? All’inizio sembrava di sì, poi abbiamo riscontrato che in certi campioni  l’effetto era invece la regressione del  tumore a una condizione di benignità. Raccogliendo un numero elevato di campioni (200) e unendoci alle osservazioni di colleghi europei, abbiamo capito che le mutazioni mitocondriali possono essere tumorigeniche o antitumorigeniche a seconda dei casi».

In uno studio pubblicato nel 2011 dallo stesso team bolognese di giovani ricercatori si coniava la definizione di Onco-Giano, il "gene bifronte" come la divinità latina dalle due facce contrapposte. In presenza di alcune mutazioni, racconta Gasparre, «il cancro non metastatizza, non vascolarizza, il tumore sta lì e cresce pochissimo; l’abbiamo visto, ad esempio, in adenomi pituitari e in alcuni tumori renali». Lo scopo finale? «Capire questo meccanismo e sfruttarlo per progettare nuove cure». 

IL PROGETTO MEET

In Europa esiste una scuola di biologia mitocondriale di ottimo livello e grande tradizione, spiegano gli esperti, esistono diversi centri di eccellenza, soprattutto in ambito pediatrico. Sorgono nuovi centri e cresce l’attenzione degli studiosi. «Il progetto MEET – spiega Gasparre - è un progetto di mobilità dei ricercatori, è un’arena di training per i giovani clinici e biologi molecolari del futuro. Si basa sullo sforzo di 9 partner fra accademia e industria, un team di epidemiologi, biologi molecolari, neurologi, pediatri e oncologi, la cui expertise è messa al servizio della formazione dei ricercatori di domani».

Per saperne di più:  itn-meet.org/.