Quali movimenti microscopici compiono le cellule ‘veloci’ del nostro corpo, come quelle del sistema immunitario? Si tratta di una domanda di biologia cellulare di base, che trova oggi risposta grazie ad avanzati strumenti biologici e matematici: in uno studio sperimentale, alcuni biologi e ingegneri dell’Università della California a San Diego hanno ‘fotografato’ le cellule in moto con un particolare microscopio basato su un metodo matematico, mostrando che il loro movimento è molto regolare e di fatto simile ad una ‘camminata’. Pubblicata su Journal of Cell Biology, questa ricerca fornisce dati importanti per gli studi finalizzati all’identificazione di nuove strategie farmacologiche, per il trattamento di patologie infiammatorie quali artrite, sindrome da intestino irritabile, diabete di tipo 1 e sclerosi multipla. La ricerca, il cui primo autore è Effie Bastounis, è intitolata Both contractile axial and lateral traction force dynamics drive amoeboid cell motility.
Già dal titolo della pubblicazione, si comprende che gli scienziati hanno evidenziato il particolare andamento delle cellule, che combina due componenti di moto: questi organismi, oltre ad estendere la propria parte anteriore e a contrarre quella posteriore, si ‘comprimono’ lungo le parti laterali, spingendo avanti la parte anteriore della cellula. Insomma una sorta di ‘camminata’ coordinata, che individua un nuovo paradigma di moto di tali cellule: prima, infatti, non si sapeva che questi organismi e i globuli bianchi (studiati in seguito dai ricercatori), si muovessero in un modo così coordinato. Nello studio “dimostriamo che anche le forze laterali sono importanti per la motilità cellulare, soprattutto rispetto alla migrazione verso substrati molto aderenti”, si legge.
Entrando nel dettaglio dello studio, la scoperta nasce da un approccio interdisciplinare che combina ingegneria, biologia e matematica. I ricercatori hanno applicato una tecnica ad alta risoluzione, chiamata Fourier Traction Force Microscopy (letteralmente ‘microscopia di trazione di forza di Fourier’, dunque basata su metodi matematici -'trasformata'- di Fourier), una metodologia rifinita negli ultimi anni grazie anche al supporto dei National Institutes of Health (NIH), come sottolineano gli esperti. Essi hanno così analizzato il moto di cellule di Dictyostelium (un tipo di ameba), rispetto alla loro posizione nello spazio e al tempo impiegato.
“Il sistema immunitario richiede che i globuli bianchi si spostino nel punto dell’infezione, che gli ‘invasori’ vengano respinti e che venga iniziato il processo di digestione e di riparazione dei tessuti. Tuttavia, quando il corpo non riesce a regolare correttamente il reclutamento di queste cellule, l'infiammazione può diventare cronica, causando danni irreversibili ai tessuti e la perdita di funzionalità”, ha spiegato Juan C. Lasheras, Professore presso i Dipartimentidi Meccanica e Ingegneria Aerospaziale e Bioingegneria della Jacobs School of Engineeringe presso l’Institute for Engineering in Medicine dell’Università della California. “La comprensione del modo in cui queste cellule generano le forze necessarie per passare dal flusso sanguigno al sito di infiammazione guiderà la messa a punto di nuove strategie, le quali potrebbero avere come obiettivo la realizzazione di processi meccanici per il controllo della migrazione” di queste cellule.
“Applicando per la prima volta nuove metodologie per lo studio dell’ameba Dictyostelium, un sistema sperimentale spesso utilizzato dai biologi cellulari, siamo riusciti a scoprire i meccanismi di base che controllano il movimento dell’ameba, che abbiamo poi applicato per capire quelli relativi ai globuli bianchi”, ha aggiunto Richard Firtel, Professore presso la Division of Biological Sciences.
Ed ora i ricercatori stanno utilizzando questa tecnica, già applicata da loro su leucociti ed amebe, per indagare i meccanismi della migrazione e dell’attecchimento di cellule tumorali.
Viola Rita
