Riparazione del DNA, gli sforzi ammirevoli di una cellula (#biocomichexAIRC)

Le nostre cellule, come noi, sono giustamente interessate a mantenersi in buona salute. E visto che la salute delle cellule dipende principalmente dall'integrità del loro DNA, è soprattutto di lui che devono (pre)occuparsi....

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L'apoptosi, suicidio cellulare o esecuzione? (#biocomichexAIRC)

L'apoptosi è la morte più amata delle nostre cellule. Certo, la cerimonia è piuttosto sobria e riservata (non ci sono le carrozze con i cavalli), tanto da passare quasi inosservata. Però è rapida, pulita ed efficiente: ed è forse proprio per questo che è così apprezzata...

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Ciao, sono una cellula e 80 voglia di comunicare (#biocomichexAIRC)

In molti parti del corpo le nostre cellule vivono addossate le une alle altre, con solo qualche fluido strato di grasso, non più spesso di una tenda, a separarle. Invece di lamentarsi per la mancanza di privacy, mostrano una commovente tendenza alla socialità, allacciandosi in un mare di interazioni e relazioni con le proprie vicine...

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Una corsa a ostacoli per la riproduzione: il ciclo cellulare (#biocomichexAIRC)

Tutti hanno le proprie aspirazioni e anche le nostre cellule, quando diventano adulte, provano timidamente a guardare al futuro. Il sogno di molte di loro è trovare un buon lavoro, sistemarsi in un organo non troppo periferico, e magari mettere su famiglia, cioè riprodursi.

Quando il ritmo di crescita dell'organismo è sostenuto (come durante lo sviluppo embrionale) il lavoro di certo non manca, lo spazio abbonda, e i nuovi arrivi sono più che benvenuti. Pertanto le cellule vengono incoraggiate a riprodursi. Tuttavia devono farlo in maniera ordinata, seguendo un percorso riproduttivo prestabilito chiamato ciclo cellulare...

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Infiammazione e cancro (#biocomichexAIRC)

La maggior parte delle nostre cellule vive una vita piuttosto tranquilla, e muore serenamente di vecchiaia. Di tanto in tanto, però, anche loro sono vittime di improvvise catastrofi che ne sconvolgono l'esistenza: carneficine scatenate da virus sanguinari, relazioni pericolose con sostanze chimiche variamente urticanti, piogge di cocenti raggi ultravioletti, e così via.
In genere, in questi casi, alcune cellule ci lasciano la pelle, ma molte altre riescono a salvarsi grazie all'attivazione di un antico meccanismo di difesa chiamato infiammazione...

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Epigenetica, l'arte di interpretare il DNA

Come libro di testo, il DNA non è proprio semplice da usare: 46 enormi tomi (i cromosomi) contenenti più di 6 miliardi di lettere, che comprendono tutte le informazioni necessarie alla cellula, ma anche molte altre che sono superflue o addirittura incomprensibili.

Le proteine “interpreti” hanno il compito di selezionare le parti di DNA davvero utili alla cellula: quando le trovano, le evidenziano facendoci sopra un segno. Le loro scelte dipendono dal tipo di cellula nella quale si trovano e dall’attività che questa sta svolgendo; ma possono anche essere influenzate da fattori esterni alla cellula, come la presenza di particolari sostanze chimiche o l’alimentazione.
Le modifiche effettuate dalle proteine-interpreti, al contrario delle mutazioni genetiche, non cambiano la sequenza del DNA, né tantomeno i geni: si limitano a fornire una chiave di interpretazione sovrapposta all’informazione genetica. Per questo vengono definite epigenetiche (cioè “sopra la genetica”).

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HPV, il virus cancerogeno che fa ringiovanire le cellule (#biocomichexAIRC)

I virus non sono certamente i migliori amici dell’uomo. A volte possono essere utili (per esempio nella terapia genica), ma in genere portano disgrazie: raffreddori, influenze, infezioni terribili (come l’ebola), o addirittura tumori.

I nostri organi genitali, ad esempio, sono vittime della pericolosa azione cancerogena del virus del papilloma umano, chiamato anche HPV.

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Acqua, ossigeno e radiazioni, la ricetta della radioterapia (#biocomichexAIRC)

Al giorno d’oggi, le cellule tumorali non hanno una vita facile. La ricerca tira fuori ogni anno nuovi modi per aggredirle, e nella maggior parte dei casi con intenti assassini.

Questo non significa, però, che siano solo i nuovi metodi a portare avanti la lotta contro il cancro. Anche vecchie glorie come la chemioterapia e la radioterapia continuano a ottenere ottimi risultati, e anzi si evolvono con il passare del tempo, diventando sempre più efficienti.

La radioterapia attacca i tumori inondandoli con una pioggia di radiazioni molto energetiche, chiamate radiazioni ionizzanti. Queste abbrustoliscono per bene le cellule tumorali, danneggiando la loro parte più sensibile: il DNA.

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La vignetta di Iacopo Leardini

L'angiogenesi in soccorso delle cellule in apnea (#biocomichexAIRC)

Uno dei grandi vantaggi delle cellule umane è che ricevono a domicilio tutto quello di cui hanno bisogno per vivere. A portarglielo sono i vasi sanguigni, una enorme rete di gallerie nelle quali scorre il sangue.

Quando uno dei vasi sanguigni si ostruisce, però, le cellule rimangono senza cibo e soprattutto senza ossigeno. Per non morire, sono costrette a chiedere aiuto, lanciando dei segnali di soccorso, sotto forma di proteine-SOS.

La terapia genica a cavallo di un virus (#biocomichexAIRC)

La terapia genica serve a curare cellule geneticamente malate, nelle quali un gene, colpito da una mutazione, si è “rotto”.

Grazie alla terapia genica, è possibile curare le cellule malate fornendo loro una versione normale (e funzionante) del gene difettoso. Perché la terapia genica sia efficace, però, il gene-rimpiazzo deve arrivare all’interno delle cellule malate.

Per farcelo arrivare, la terapia genica si affida ai virus.

I virus infettano le cellule, e nel farlo iniettano al loro interno il loro genoma, fatto di DNA (o di RNA). Questo genoma può essere sostituito (grazie all’ingegneria genetica) con praticamente qualsiasi pezzo di DNA delle giuste dimensioni. Se si sceglie di inserire un gene-farmaco, si ottiene un virus capace di guarire le cellule che infetta.

Vignetta di Iacopo Leardini

I virus e la terapia genica possono essere utilizzati in vari modi per combattere i tumori.

La strategia finora più efficace è stata quella di modificare con un virus le cellule del sistema immunitario, per dare loro nuove armi contro il cancro.

Le cellule modificate riconoscono con facilità il tumore, e si attivano per ucciderlo. Contemporaneamente, cominciano a moltiplicarsi a tutta velocità, producendo in poco tempo migliaia di cloni.

In questo modo, la terapia genica crea un esercito di cellule geneticamente modificate, in grado di attaccare il tumore: in molti casi, questo porta alla sconfitta del cancro.

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Le fibre alimentari: indigeribili ma salutari (#biocomichexAIRC)

Le fibre alimentari sono tutto quello che il nostro intestino fa veramente fatica a digerire. Cioè, non proprio tutto: le gomme da masticare ad esempio non fanno parte della categoria, anche perché – al contrario della maggior parte delle fibre – non sono dei carboidrati.

Vignetta di Iacopo Leardini

Le fibre alimentari però non sono esattamente indigeribili: possono essere digerite NELL’intestino, ma non DALL’intestino.

Quando arrivano al colon, infatti, si imbattono nella nostra immensa colonia batterica intestinale, composta da migliaia di miliardi di batteri. Questi batteri fanno quasi sempre la fame, e quando arrivano le fibre fanno festa: a differenza di noi, infatti, loro hanno tutti gli enzimi necessari a digerire questi carboidrati.

La parziale digestione delle fibre da parte dei batteri lascia dei residui che vengono utilizzati delle nostre cellule intestinali (umane) per produrre energia: ecco perché anche le fibre alimentari ci forniscono calorie.

Le fibre alimentari aiutano anche il nostro apparato digerente a mantenersi in salute e potrebbero anche aiutare a prevenire alcuni tumori.

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Abbronzatura a tutti i costi? Raggi UV e tumori della pelle (#biocomichexAIRC)

I raggi ultravioletti (o UV) emessi dal sole sono dannosi per la nostra pelle, perché possono interagire con il nostro DNA. Due delle quattro basi che compongono il DNA, infatti, hanno una struttura che sembra fatta apposta per assorbire i raggi UV.

Vignetta di Iacopo Leardini

La nostra pelle, tuttavia, non è del tutto indifesa: a proteggerla dai raggi UV ci pensa la melanina.
In condizioni normali, i melanociti che si trovano sparpagliati all’interno della pelle producono una quantità relativamente bassa di melanina.
Quando il DNA delle cellule della pelle esposte al sole inizia a riempirsi di basi danneggiate, i melanociti incrementano la produzione di melanina e la distribuiscono alle cellule adiacenti (che la utilizzano come schermo per proteggere il proprio DNA).
Di conseguenza, la pelle si scurisce, cioè si abbronza.

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Cellula staminale cerca lavoro: il trapianto di midollo (#biocomichexAIRC)

Una cellula, di solito, sa esattamente qual è il suo posto nell’organismo, e quali sono i compiti che deve svolgere. Le cellule staminali invece sono cellule dall’identità incerta, che non hanno ancora deciso quale mestiere faranno da grandi.

Quando una cellula staminale si riproduce, una delle sue due figlie continua a essere staminale, e quindi libera e indeterminata. L’altra figlia invece decide di sistemarsi, cercandosi un lavoro all’interno dell’organismo. La mamma, anche se non l’approva, non può che aiutarla a realizzare il suo desiderio: e più potente è, maggiori sono le opportunità di inserimento per la figlia.

Vignetta di Iacopo Leardini

Se la mamma è una cellula staminale del sangue, ed è molto potente – o meglio multipotente – le sue figlie possono scegliere liberamente cosa fare: essere globuli rossi o piastrine, oppure arruolarsi nel sistema immunitario, ricoprendo carica a propria scelta.

Le cellule staminali multipotenti del sangue, quindi, possono rinnovarsi all’infinito – trasmettendo la propria libertà a metà delle cellule figlie – e al contempo spingere le rimanenti cellule figlie a ricoprire tutti i ruoli possibili all’interno del reparto sanguigno. In questa maniera, diventano fabbriche inesauribili di cellule, capaci di ripopolare l’intero sangue unicamente con le loro forze.

Grazie a questa loro capacità, le staminali del sangue possono essere utilizzate nella cura di molte malattie, tra cui le leucemie.

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Cellule T: tollerare o attaccare il tumore? (#biocomichexAIRC)

Quando una cellula diventa tumorale, si ribella contro il suo stesso organismo. Per soffocare  la ribellione, il copro ha a disposizione un corpo di polizia chiamato sistema immunitario.

Ma le cellule tumorali sono sotto la protezione del più importante dei comandamenti del sistema immunitario: mai attaccare le cellule del proprio corpo, ma solo invasori esterni, come virus e batteri.

Il sistema immunitario quindi vorrebbe intervenire, ma non osa farlo. Per sbloccare la situazione è necessario l’intervento delle cellule dendritiche.

Le cellule dendritiche raccolgono frammenti di proteine sospette, per poi presentarli alle cellule T del sistema immunitario. (Le cellule T costituiscono uno dei reparti più efficienti, che può uccidere le cellule tumorali.)

Vignetta di Iacopo Leardini

Se una cellula dendritica raccatta una proteina tumorale, ma si convince che NON è pericolosa, tranquillizza le cellule T, favorendo l’instaurarsi di una tolleranza nei confronti del tumore, che può continuare a crescere indisturbato.

Se invece la cellula dendritica riconosce la pericolosità di quello che ha trovato, può far scattare l’allarme, forzando le cellule T ad attaccare il cancro.

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I MicroRNA, o la vendetta (#biocomichexAIRC)

Il DNA è un gigantesco manuale di istruzioni fatto di miliardi di lettere.

Lo stesso, identico DNA dirige la “costruzione” di tutte le nostre cellule, ma con risultati decisamente variabili di cellula in cellula (tra neuroni e spermatozoi, ad esempio, c’è ben poco in comune). È più o meno come se, montando lo stesso mobile IKEA, a qualcuno venisse fuori un armadio, e a un altro una vasca da bagno…

Tanta variabilità è dovuta al fatto che ogni cellula usa solo alcune “pagine” del DNA, quelle che le servono. E, per comodità, la cellula ne prepara delle copie, stampandole in forma di molecole di RNA, che sono molto simili all’originale, ma non esattamente identiche.

Queste molecole di RNA vengono poi utilizzate dalla cellula per produrre proteine specifiche.

Ma non sempre le cose vanno così lisce: a volte le pagine di RNA si perdono o si danneggiano, e delle proteine corrispondenti non se ne vede neanche l’ombra. Molti di questi “incidenti” non sono frutto del caso, ma di un piano sovversivo escogitato dai microRNA.

Vignetta di Iacopo Leardini

I microRNA sono dei minuscoli RNA che, invece di essere lunghi una o più pagine, arrivano a stento a una riga, e contengono in genere solo una ventina di lettere.

Piccoli come sono, i microRNA non possono dirigere la produzione di nessuna proteina. Mortificati, decidono di vendicarsi con gli altri RNA.

Ogni microRNA dirige il suo rancore solo verso un gruppo specifico di RNA, che gli sono in qualche modo simili. Per riconoscerli, utilizza le poche lettere che possiede: se ne ritrova qualcuna all’interno di una delle pagine di un RNA, lo prende subito di mira.

Il malcapitato RNA finirà per essere fatto a pezzi, o semplicemente sequestrato: in entrambi i casi, non gli sarà permesso di produrre la sua proteina.

Ogni microRNA può arrivare a controllare l’attività di un gran numero di RNA – e quindi di proteine – influenzando profondamente molti processi cellulari, nonché lo sviluppo di molte malattie, tra cui il cancro.

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La vitamina C, un supereroe antiossidante (#biocomichexAIRC)

La vitamina C è una molecola molto importante, talmente importante che tutte le piante e la maggior parte degli animali se la producono da soli. L’uomo, invece, non ne è capace, ed è costretto a procurarsela attraverso il cibo.

Il lavoro principale della vitamina C è aiutare alcune proteine a produrre molecole molto importanti.

Per questo, se non si ha abbastanza vitamina C, ci si ammala (di scorbuto, una malattia una volta molto comune, ma oggi rarissima).

Nel tempo libero, la vitamina C lavora come antiossidante. In questa versione, il suo importantissimo compito è difendere le cellule dagli ossidanti, cioè dai radicali liberi.

Vignetta di Iacopo Leardini

I radicali liberi sono sostanze molto aggressive, che possono danneggiare i grassi, le proteine e soprattutto il DNA, con conseguenze disastrose per la salute delle cellule. Per questo, i radicali liberi contribuiscono a far ammalare il nostro corpo.

A difesa delle cellule intervengono gli antiossidanti (come la vitamina C), che oppongono loro una tenace resistenza passiva. Offrendosi volontariamente come bersagli dei radicali liberi, gli antiossidanti salvano le altre molecole dai loro attacchi.

Se la vitamina C non è presente in quantità sufficiente nel nostro corpo, questo potrebbe restare indifeso e ammalarsi, tra le altre cose, di cancro.

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Chemioterapia: un sabotaggio a fin di bene (#biocomichexAIRC)

I farmaci usati nella chemioterapia uccidono le cellule tumorali sabotando la riproduzione cellulare, e in particolar modo interferendo con la salute e il benessere del DNA.

Gli antimetaboliti, ad esempio, sono imitazioni quasi perfette delle basi, che inceppano i macchinari – fatti di proteine – necessari alla fabbricazione del DNA.

Gli agenti alchilanti invece funzionano come gomme da masticare che si attaccano al DNA, introducendo delle mutazioni.

Il problema della chemioterapia è che anche le normali cellule del nostro corpo che si riproducono rapidamente possono subirne pesantemente gli effetti negativi.

Usare la chemioterapia per combattere un tumore è come gettare diserbante su una foresta infestata da una pianta parassita che la sta soffocando: se tutto va bene, la pianta infestante viene eliminata; ma il trattamento non fa tanto bene neanche al resto del bosco. 

Vignetta realizzata da Danilo Battaglia per biocomiche.it

Tuttavia, qualche tempo dopo il trattamento che ha ucciso il rampicante, ma anche danneggiato la foresta, le piante rovinate rinverdiscono e ricominciano a crescere.

Così anche le radici dei peli, indebolite dalla chemioterapia, riprendono vita e fanno spuntare nuovi capelli; mentre le cellule del sangue e dell’intestino ricominciano a crescere e ripopolano i rispettivi territori.

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Anticorpi-killer a caccia di tumori (#biocomichexAIRC)

Gli anticorpi sono proteine che riconoscono gli intrusi presenti nell’organismo (per esempio virus e batteri) e li segnalano al sistema immunitario.

Gli anticorpi sono fatti a forma di Y o di fionda: i bracci superiori si agganciano al bersaglio, mentre il manico li tiene legati alla superficie delle cellule che li producono, le cosiddette cellule B, che poi possono rilasciarli nel sangue in caso di bisogno.

Ognuna di queste cellule B produce un anticorpo unico. Così il nostro corpo, che contiene miliardi di cellule B, ha a disposizione altrettanti anticorpi, tutti diversi, che lo aiutano a riconoscere i potenziali pericoli.

Vignetta di Iacopo Leardini

Contro i tumori, però, gli anticorpi possono ben poco.

Nella maggior parte dei casi infatti, agli occhi del sistema immunitario una cellula tumorale è quasi identica alla sua controparte normale, e quindi non deve assolutamente essere attaccata.

Tuttavia, a volte è possibile introdurre nel corpo, dall’esterno, degli anticorpi antitumorali prodotti appositamente in laboratorio.

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Traslochi pericolosi nel cromosoma Philadelphia (#biocomichexAIRC)

Una cellula è sempre un posto molto affollato: nel nucleo, ad esempio, ci sono, tra le altre cose, 46 enormi rotoloni di DNA, detti cromosomi, contenenti ognuno centinaia di geni.

 

Ogni tanto capita un incidente: il filo del DNA di un cromosoma si spezza e, invece di essere riattaccato al posto giusto, viene incollato al filamento di un altro cromosoma.

Sul momento, quasi non ci si accorge dell'errore. Ma a un certo punto diventa evidente che qualcosa è andato storto. Due cromosomi si sono scambiati un pezzo, come se fossero dei pupazzetti componibili: è avvenuta una traslocazione cromosomica, che ha dato vita a un cromosoma ibrido.

Vignetta di Danilo Battaglia

Uno dei cromosomi ibridi più comuni è il cromosoma Philadelphia, presente in alcuni tipi di cellule tumorali. In queste cellule, lo scambio di materiale tra i cromosomi ha portato alla creazione di un nuovo gene - chiamato BCR-Abl - capace, da solo, di convincere le cellule a trasformarsi in un tumore.

Oggi esistono dei farmaci capace di spegnere BCR-Abl: grazie a loro, i tumori contenenti il cromosoma Philadelphia possono essere curati.

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