Le cellule senescenti rappresentano uno dei grandi enigmi della medicina contemporanea. Chiamate "cellule zombie" per la loro peculiare condizione biologica, queste cellule smettono di moltiplicarsi ma, a differenza di quelle sane, non vengono eliminate dall'organismo attraverso i normali processi di morte cellulare programmata. La loro persistenza nei tessuti è stata collegata a numerose patologie, dal cancro all'Alzheimer, ed è considerata uno dei meccanismi fondamentali dell'invecchiamento. Il principale ostacolo che finora ha limitato lo sviluppo di terapie mirate è stata l'impossibilità di individuarle con precisione all'interno dei tessuti viventi senza danneggiare le cellule circostanti.
Un gruppo di ricercatori della Mayo Clinic ha ora sviluppato un metodo innovativo per marcare selettivamente queste cellule, aprendo nuove prospettive per la diagnostica e potenzialmente per il trattamento. Lo studio, pubblicato sulla rivista scientifica Aging Cell, si basa sull'utilizzo di aptameri, brevi sequenze di DNA sintetico capaci di assumere strutture tridimensionali complesse. Queste molecole possono legarsi specificamente a proteine presenti sulla superficie cellulare, funzionando come "etichette molecolari" altamente selettive.
La metodologia impiegata dal team ha previsto lo screening di oltre 100 trilioni di sequenze casuali di DNA, da cui sono stati identificati alcuni rari aptameri in grado di riconoscere proteine superficiali specifiche delle cellule senescenti murine. "Questo approccio ha stabilito il principio che gli aptameri rappresentano una tecnologia utilizzabile per distinguere le cellule senescenti da quelle sane", spiega Jim Maher III, biochimiico e biologo molecolare tra i principali responsabili della ricerca. La sperimentazione, condotta su modelli murini, costituisce un primo passo verso possibili applicazioni su cellule umane.
La genesi del progetto illustra perfettamente come la collaborazione interdisciplinare possa generare intuizioni scientifiche innovative. L'idea nacque da una conversazione informale tra due studenti di dottorato della Mayo Clinic Graduate School of Biomedical Sciences: Keenan Pearson, che lavorava sulle applicazioni degli aptameri per malattie neurodegenerative e tumori cerebrali nel laboratorio del dottor Maher, e Sarah Jachim, impegnata nello studio delle cellule senescenti e dell'invecchiamento con il ricercatore Nathan LeBrasseur. Durante un incontro scientifico, Pearson si chiese se gli aptameri potessero essere adattati per rilevare le cellule senescenti, ma riconosceva di non possedere le competenze necessarie per preparare questo tipo cellulare, mentre quello era esattamente il campo di specializzazione di Jachim.
I due studenti presentarono il loro concetto ai rispettivi supervisori e al ricercatore Darren Baker, specializzato nelle terapie contro le cellule senescenti. Nonostante l'idea inizialmente sembrasse "folle" a Maher, tutti e tre i mentori decisero di supportare il progetto. "Ci entusiasmava il fatto che fosse un'idea degli studenti e rappresentasse una vera sinergia tra due aree di ricerca", ricorda Maher. Man mano che gli esperimenti preliminari producevano risultati promettenti, il gruppo si ampliò coinvolgendo altri dottorandi: Brandon Wilbanks, Luis Prieto e la studentessa del programma MD-PhD Caroline Doherty, che introdussero tecniche aggiuntive tra cui microscopia avanzata e analisi su diversi tipi di tessuto.
Oltre a fornire un metodo di marcatura, la ricerca ha rivelato aspetti inediti della biologia delle cellule senescenti. "Ad oggi non esistono marcatori universali che caratterizzino le cellule senescenti", sottolinea Maher. "Il nostro studio è stato impostato in modo aperto rispetto alle molecole bersaglio sulla superficie cellulare. La bellezza di questo approccio sta nel fatto che abbiamo lasciato che fossero gli aptameri a scegliere le molecole a cui legarsi". Il team ha scoperto che diversi aptameri si attaccavano a una variante della fibronectina, una proteina presente sulla superficie delle cellule murine. Sebbene il ruolo preciso di questa variante nel processo di senescenza rimanga da chiarire, la sua identificazione suggerisce che gli aptameri possano contribuire a scoprire caratteristiche molecolari uniche di queste cellule.
Le prospettive future richiedono ulteriori studi per identificare aptameri capaci di rilevare con affidabilità le cellule senescenti nei tessuti umani. Se questa tecnologia dovesse dimostrarsi efficace anche nell'uomo, potrebbe essere impiegata per veicolare trattamenti direttamente alle cellule bersaglio, un approccio noto come drug delivery mirato. Pearson evidenzia che gli aptameri presentano vantaggi significativi rispetto agli anticorpi tradizionali comunemente utilizzati per distinguere i diversi tipi cellulari: sono meno costosi da produrre e offrono maggiore flessibilità nella progettazione.
