Uno studio di Cnr e Sapienza rivela come un’informazione ereditaria invisibile influenzi proliferazione, invecchiamento cellulare e sviluppo dei tumori
Le cellule staminali non agiscono in modo casuale. Una ricerca italiana pubblicata sulla prestigiosa rivista scientifica American Physical Society ha dimostrato che il comportamento delle cellule staminali è guidato da una sorta di “memoria biologica” trasmessa di generazione in generazione. La scoperta, frutto della collaborazione tra Consiglio Nazionale delle Ricerche e Sapienza Università di Roma, potrebbe aprire nuove prospettive nella medicina rigenerativa, nello studio dell’invecchiamento e nella lotta contro il cancro.
La memoria nascosta delle cellule staminali
Le cellule staminali rappresentano uno degli strumenti più straordinari della biologia. Hanno infatti la capacità di autorinnovarsi e di generare nuove cellule specializzate, contribuendo alla crescita e alla riparazione dei tessuti.
Fino a oggi, tuttavia, rimaneva una domanda aperta: perché alcune cellule continuano a proliferare per molte generazioni mentre altre interrompono improvvisamente la loro crescita?
La risposta arriva da uno studio che introduce un nuovo parametro di analisi chiamato “inheritance entropy”, ovvero entropia da eredità. Questo concetto permette di misurare il flusso di informazioni che viene trasmesso lungo l’albero genealogico delle cellule.
L’albero genealogico delle cellule
Quando una cellula staminale si divide, genera cellule figlie che a loro volta si dividono, formando una struttura simile a un vero e proprio albero genealogico.
I ricercatori hanno osservato che il destino di queste cellule non dipende esclusivamente da fattori casuali. Al contrario, esiste una memoria ereditaria che viene trasferita lungo le diverse generazioni cellulari e che influenza profondamente la loro capacità di proliferare.
Alcuni rami dell’albero cellulare continuano a crescere rapidamente, mentre altri mostrano una progressiva perdita della capacità di divisione fino ad arrestarsi completamente.
L’entropia svela l’ordine nascosto
La chiave della scoperta risiede nell’applicazione di un concetto tipico della fisica: l’entropia, utilizzata per misurare il grado di disordine di un sistema.
Analizzando migliaia di divisioni cellulari, gli scienziati hanno scoperto che in specifici punti dell’albero genealogico si verificano modificazioni epigenetiche capaci di influenzare tutte le generazioni successive.
Questi cambiamenti non alterano il DNA, ma modificano il modo in cui i geni vengono espressi. Agiscono come una sorta di “timer biologico” che determina il numero di divisioni che una linea cellulare potrà ancora compiere prima di fermarsi.
Il risultato è la formazione di schemi altamente organizzati che riducono il livello di entropia e dimostrano come la proliferazione delle cellule staminali segua regole molto più strutturate di quanto si pensasse.
Epigenetica e invecchiamento: un nuovo paradigma
La scoperta offre una nuova chiave di lettura per comprendere i meccanismi dell’invecchiamento cellulare.
Le modificazioni epigenetiche identificate sembrano infatti accumularsi lungo le generazioni cellulari, influenzando progressivamente la capacità rigenerativa dei tessuti. Comprendere questi processi potrebbe consentire in futuro di rallentare il deterioramento cellulare e migliorare l’efficacia delle terapie rigenerative.
Implicazioni per la medicina rigenerativa
Uno degli aspetti più promettenti della ricerca riguarda le applicazioni cliniche.
La possibilità di identificare e misurare questa memoria ereditaria potrebbe consentire di selezionare cellule staminali con maggiore capacità proliferativa e rigenerativa, migliorando l’efficacia delle terapie cellulari oggi utilizzate in numerosi ambiti della medicina.
In prospettiva, il nuovo metodo potrebbe contribuire allo sviluppo di trattamenti più personalizzati per la rigenerazione di tessuti danneggiati da traumi, malattie degenerative o invecchiamento.
Nuove prospettive nella ricerca oncologica
Le implicazioni più interessanti riguardano forse il campo dell’oncologia.
Molti tumori sviluppano infatti popolazioni cellulari resistenti ai farmaci. Grazie all’entropia ereditaria, i ricercatori potranno verificare se questa resistenza venga trasmessa lungo specifiche linee genealogiche cellulari, analogamente a quanto osservato nelle cellule staminali.
Se confermata, questa ipotesi potrebbe fornire nuove strategie per individuare precocemente le cellule tumorali più aggressive e contrastare i meccanismi di resistenza alle terapie.
Una scoperta che unisce fisica e biologia
Lo studio rappresenta un esempio concreto di come discipline apparentemente lontane possano convergere per comprendere fenomeni biologici estremamente complessi.
L’applicazione dell’entropia ai sistemi viventi dimostra infatti che la fisica può offrire strumenti innovativi per decifrare i meccanismi che regolano la vita cellulare. Una scoperta che apre una nuova finestra sulla comprensione dei processi di sviluppo, rigenerazione e trasformazione patologica delle cellule, ponendo le basi per future applicazioni nella medicina del XXI secolo.