Premio Nobel Medicina 2016 a Yoshinori Ohsumi per le sue scoperte sui meccanismi dell’autofagia.

Dal Parkinson al diabete, dalla SLA all’autismo. L’importanza del Nobel di Ohsumi e le prospettive future

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Quando Yoshinori Ohsumi cominciò a condurre i primi esperimenti sui lieviti, di certo non pensava di poter vincere il Nobel per la Medicina. Non era lontanamente immaginabile. Neanche con la più fervida fantasia. Troppe incertezze aleggiavano attorno alla sua idea iniziale e poche erano le conoscenze in merito. Era il 1988, e il biologo giapponese era appena ritornato in Giappone, dopo tre anni di esperienza alla Rockefeller University di New York.

“Avevo già 43 anni e non posso dire di aver avuto una carriera di successo fino a quel momento. Ebbi molte difficoltà, la maggior parte delle quali causate da me stesso”, raccontava nel 2012 in un’intervista per The Journal of Cell Biology. D’altronde, si sa, tutte le cose eccellenti sono tanto difficili quanto rare. Ed impervio è il percorso teso a raggiungerle. Da quel piccolo laboratorio – e dall’altrettanto ristretto gruppo che costituiva il suo primo team di ricerca – Ohsumi ne ha fatta di strada. E ancora altra strada si potrà – e dovrà – continuare a fare, viste le notevoli implicazioni che possono derivare dai suoi studi.

Le scoperte conseguite in merito ai meccanismi dell’autofagia, che gli sono valsi il Nobel 2016 per la Medicina, sono soltanto il punto di partenza per la comprensione della patogenesi alla base di svariate malattie.

L’autofagia è un sistema di smaltimento e riciclaggio dei rifiuti cellulari che permette alle cellule di eliminare rapidamente i prodotti di scarto che vengono a formarsi al loro interno, quali aggregati tossici, organuli danneggiati oppure agenti patogeni come virus e batteri. Nel contempo, tale sistema fornisce – tramite il “riciclo” di queste sostanze – rapido combustibile e materia prima da riutilizzare per costruire nuove strutture cellulari. L’esistenza di questo sistema di auto pulizia – evolutivamente conservato negli eucarioti – veniva ipotizzata fin dagli anni ’60 quando i ricercatori notarono che la cellula era in grado di degradare i propri componenti racchiudendoli in vescicole – gli autofagosomi – poi trasportate all’interno dei lisosomi (o vacuoli).

I lisosomi sono organuli contenenti enzimi preposti alla digestione di componenti cellulari. L’autofagosoma è una vescicola che funge da camion della spazzatura: capta il materiale cellulare da degradare e lo trasporta all’interno del lisosoma, dove viene riciclato e riutilizzato.
I lisosomi sono organuli contenenti enzimi preposti alla digestione di componenti cellulari. L’autofagosoma è una vescicola che funge da camion della spazzatura: capta il materiale cellulare da degradare e lo trasporta all’interno del lisosoma, dove viene riciclato e riutilizzato.

È un sistema intelligente, fine, e altamente evoluto, attraverso il quale la cellula non butta niente di ciò che distrugge, ma lo riutilizza per altri scopi. Un tale processo, così complesso e sofisticato, non poteva che incuriosire ed attrarre il biologo giapponese, perennemente alla ricerca – fin dai suoi esordi – di argomenti poco dibattuti o conosciuti. Le strade meno praticate sono quelle nelle quali – secondo Ohsumi – investire la propria passione. “La maggior parte dei giovani scienziati, perlomeno in Giappone, preferisce dedicarsi a campi di studio più comuni, perché pensano sia più semplice. Ma io sono di parere contrario. Non sono molto competitivo – non lo sono mai stato – per cui volgo sempre lo sguardo verso nuovi oggetti di studio, anche a costo di prendermi qualche rischio”. E, nel suo caso, ne è valsa la pena. Perché “le scoperte di Ohsumi hanno portato ad un nuovo paradigma nella nostra comprensione su come le cellule riciclino le sostanze di scarto – si legge nella dichiarazione dell’Assemblea dei Nobel al Karolinska Institutet di Stoccolma – e hanno aperto la strada per comprendere l’importanza fondamentale dell’autofagia in molti processi fisiologici e patologici”.

Dalle piccole cose nascono le grandi scoperte

Nel suo laboratorio, il biologo giapponese notò che era piuttosto semplice studiare le cellule dei lieviti e utilizzarle come modello paradigmatico per comprendere i processi che avvengono negli organismi multicellulari. Allo stesso tempo, le cellule dei lieviti sono, però, anche molto piccole e – come tali – non facilmente distinguibili al microscopio. Ohsumi pensò che interferendo con il meccanismo di degradazione nei vacuoli, ovvero gli organuli cellulari in cui avviene l’autofagia nei lieviti, gli autofagosomi si sarebbero accumulati nei vacuoli rendendoli visibili. L’idea funzionò. E gli permise di identificare i geni chiave – circa 15 – implicati nel processo. Negli anni successivi, Ohsumi ha dimostrato che lo stesso processo avviene anche nell’uomo.

Il punto sull’autofagia

Nel 2014 Ohsumi ha riassunto i punti chiave delle sue ricerche in una review pubblicata su Nature, dalla quale si apprende il ruolo dell’autofagia nei processi di smaltimento dei rifiuti cellulari, di rifornimento di combustibile nei processi energetici e di materia prima per il rinnovo dei componenti cellulari, e nella risposta all’attacco di agenti patogeni. Quando il meccanismo è alterato, si scatenano gravi conseguenze quali infiammazione, necrosi ed infezione.

Implicazioni cliniche e prospettive future

Il malfunzionamento dell’autofagia è stato correlato alla patogenesi del Parkinson e dell’Alzheimer (per l’accumulo di detriti che non vengono adeguatamente smaltiti), del diabete di tipo 2, e di alcune malattie rare, quali acondroplasia, Corea di Huntington, SLA, distrofie muscolari. Anche nel caso delle patologie autoimmuni, si ipotizza un coinvolgimento di difetti a carico dell’autofagia.

Le scoperte di Ohsumi aprono prospettive di studio anche nell’ambito della ricerca sull’autismo. Ipotesi recenti – al momento ancora in fase di sperimentazione – pongono in evidenza il ruolo dell’autofagia nel modellamento delle connessioni intercellulari che si stabiliscono all’inizio della vita e che potrebbero essere difettose nell’autismo.

Anche quest’anno, dunque, il premio Nobel dimostra come la ricerca di base sia in grado di offrire spunti preziosi per lo sviluppo delle conoscenze in ambito medico.

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