La conoscenza dei danni al DNA nella centrale elettrica della cellula potrebbe aprire la strada a nuovi farmaci

Le centrali elettriche delle cellule, i mitocondri, producono l’energia di cui le cellule hanno bisogno per funzionare. È anche centrale per altri processi importanti nella cellula. I danni al DNA mitocondriale possono causare malattie per le quali attualmente non esiste una cura. Paulina Wanrog studia i segnali mitocondriali alla cellula in caso di danno al DNA. L’obiettivo sono i migliori metodi di diagnosi e trattamento.

Nelle nostre cellule ci sono piccoli organelli, i mitocondri, il cui ruolo principale è quello di produrre energia. Se i mitocondri non funzionano correttamente, possono verificarsi malattie. Un bambino su 5.000 nel mondo nasce con malattie mitocondriali, per le quali attualmente non esiste una cura. Questo è ciò che ci dice Paulina Wanrui, che ricerca il cluster genetico mitocondriale presso l’Università di Umeå.
Dice che la maggior parte della nostra massa genetica si trova nel nucleo delle cellule. Anche intorno alla cellula ci sono i mitocondri, che portano il proprio DNA più piccolo (vedi riquadro), ereditato dalla madre.

Il DNA mitocondriale è una specie di “perdente” nella ricerca, una parte della massa genetica che a volte viene dimenticata. L’attenzione è solitamente sul più grande cluster genetico nel nucleo cellulare. Ma il genoma mitocondriale è coinvolto in molti processi importanti nella cellula oltre alla produzione di energia, compresa l’infiammazione. È più centrale di quanto pensassimo in precedenza e ora stiamo cominciando a capirlo meglio.

Una grande percentuale delle malattie mitocondriali è causata da mutazioni. È nel DNA mitocondriale o nei geni nel nucleo cellulare che codificano per le proteine ​​necessarie per copiare o riparare il DNA mitocondriale, spiega Paulina Wanrog.

– In questi casi, quando c’è un problema con il DNA mitocondriale, la cellula non produce abbastanza energia. Quindi si crea una carenza di energia. Questo, a sua volta, può causare una varietà di sintomi in tutti gli organi, come debolezza muscolare e danni cerebrali, che rendono anche queste malattie difficili da diagnosticare. Spero che la mia ricerca ci porti a sviluppare diagnosi e trattamenti migliori per le malattie mitocondriali.

Segnale mitocondriale

Alcune malattie mitocondriali non sono causate da una mancanza di energia ma da segnali di stress provenienti dai mitocondri. Come membro dell’Accademia Wallenberg, Paulina Wanrooij vuole studiare i messaggi inviati dai mitocondri della cellula.

– Riteniamo che se riusciamo a disattivare determinati segnali, potrebbe essere possibile sviluppare trattamenti a beneficio dei pazienti. Perché in alcuni casi i segnali possono essere una sorta di reazione eccessiva del corpo. Ma è un’area di ricerca abbastanza nuova, i segnali sono complessi e oggi mancano molte conoscenze.

La ricerca è sperimentale. Molte parti del progetto ruotavano attorno allo studio di cellule umane che erano state coltivate in modo speciale in laboratorio. In queste cellule, i ricercatori possono danneggiare il DNA mitocondriale e quindi studiare i segnali inviati dai mitocondri.

– Ci è voluto del tempo perché tutto funzionasse correttamente perché vogliamo danneggiare il DNA mitocondriale e non il DNA del nucleo cellulare, e studiare solo i segnali dai mitocondri. Ma ora abbiamo gli strumenti in atto. Quando si tratta di danni al DNA mitocondriale, il campo della ricerca è in ritardo nella comprensione molecolare. Quindi vogliamo contribuire con questa conoscenza.

Funziona anche con le cellule di lievito, il cui genoma è più facile da manipolare.

– Quando troviamo un interessante processo di segnalazione nel lievito, cerchiamo di vedere se lo stesso processo viene attivato quando il DNA mitocondriale viene danneggiato nelle cellule umane. Studiamo anche le proteine ​​purificate in un ambiente controllato, per capire come diversi fattori molecolari contribuiscono al danno.

La disfunzione mitocondriale e l’instabilità nel DNA mitocondriale possono anche essere associate a varie forme di cancro. Paulina Wanrog studierà anche questo nell’ambito della borsa di studio.

Come una maratona

Paulina Wanrui viene dalla Finlandia, dove ha studiato biotecnologia all’Università di Tampere.

– Ero interessato sia ad argomenti medici che tecnici, quindi il programma di biotecnologie era perfetto per me. L’interesse per il DNA mitocondriale è iniziato molto presto, quando già nel mio primo anno ho avuto l’opportunità di lavorare part-time in un gruppo di ricerca che studiava i mitocondri. Ho continuato con lui durante i miei studi e lì ho fatto la mia tesi. Quindi sono stato completamente convinto dei mitocondri fin dall’inizio.

“Il DNA mitocondriale è una specie di ‘perdente’ nella ricerca, una parte della massa genetica che a volte viene dimenticata. Ma è più importante di quanto pensassimo una volta e questo lo rende così divertente da studiare”.

Mi sono trasferito per la prima volta in Svezia nel 2006 per il mio dottorato di ricerca, dividendo il tempo tra il Karolinska Institutet e l’Università di Göteborg. Successivamente, ha servito due anni come borsista post-dottorato negli Stati Uniti presso la Washington University di St. Louis. Successivamente, è tornata in Svezia, ma questa volta a Umeå, dove ha fondato il proprio gruppo di ricerca.

Finora, abbiamo lavorato per capire come la segnalazione mitocondriale influisca sulla crescita cellulare. E ora pensiamo di aver trovato indizi sul tipo di segnali che arrestano o rallentano la crescita cellulare quando i mitocondri non funzionano correttamente.

Ci vuole tempo per costruire un ambiente di ricerca e ottenere risultati pubblicabili. Paulina Wanrog ride quando le viene chiesto se è paziente.

– No, non proprio, ma sono un corridore e vedo la ricerca più come una maratona. Devi correre a un ritmo costante e allo stesso tempo mantenere la calma in modo da poter continuare per un periodo di tempo più lungo. E quando corro molto ottengo chiarezza su molte questioni e posso vedere il quadro più ampio.

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foto di Johan Juncius