Andrea Ballabio al Portici Science Cafè
19 Giugno 2019“Le nostre cellule producono rifiuti, per cui anche a livello cellulare un corretto smaltimento è fondamentale, pena l’accumulo progressivo di sostanze tossiche per i tessuti”.
Andrea Ballabio
Nei giorni scorsi il Portici Science Cafè ha chiuso in bellezza. Nella splendida cornice di Villa Fernandes – bene confiscato alla camorra in via Diaz a Portici – l’ultimo appuntamento del quinto ciclo di incontri scientifici condotti con lo stile divulgativo proprio dei caffè-scienza della cui rete nazionale quello porticese fa parte, secondo il motto: “perché la conoscenza è un bene comune”.
In bellezza anche per l’estremo fascino e interesse del tema di questo incontro: “I lisosomi e il processo di smaltimento dei rifiuti cellulari”, a cura del professor Andrea Ballabio, docente di genetica alla Federico II e fondatore e direttore dell’Istituto Telethon di Genetica e Medicina (Tigem) a Napoli. Un centro all’avanguardia per la ricerca sulle malattie genetiche che è diventato punto di riferimento internazionale per la ricerca sui meccanismi alla base delle malattie genetiche e lo sviluppo di strategie preventive e terapeutiche. Negli anni, i suoi ricercatori hanno ottenuto oltre un migliaio di pubblicazioni su riviste scientifiche internazionali e individuato numerosi nuovi geni responsabili di malattie genetiche rare, prima sconosciuti, prendendo parte anche al Progetto genoma umano.
Lo scienziato ha discusso, nell’incontro a Portici, di tematiche a lui assai care: il ruolo dei lisosomi all’interno delle cellule e nelle malattie genetiche rare, e, più in generale, l’impatto dello studio della genomica sulla nostra vita. Negli ultimi anni, infatti, l’attenzione del suo gruppo si è concentrata sui lisosomi, gli organelli che, all’interno delle cellule, sovrintendono al processo di smaltimento dei rifiuti cellulari, quelli che si depositano in eccesso nelle malattie da accumulo lisosomiale e nelle patologie neuro-degenerative, ed è arrivato a scoprire il meccanismo con cui i lisosomi ripuliscono le cellule.
Il team di Andrea Ballabio è infatti arrivato a identificare la “squadra molecolare” che rimuove dalle cellule le sostanze di scarto e ne permette lo smaltimento e il riciclo. La scoperta, ottenuta grazie alla collaborazione internazionale tra due laboratori del Tigem – quello di Napoli e quello di Houston presso il Jan and Dan Duncan Neurological Research Institute del Texas Children’s Hospital – è stata pubblicata sulla prestigiosa rivista scientifica Science. Già nel 2009 i ricercatori partenopei avevano scoperto il gene Tfeb, che controlla la produzione dei lisosomi. Il nuovo studio ha dimostrato che Tfeb dirige anche la sintesi degli autofagosomi, altri organelli che hanno il compito di captare le sostanze di scarto e trasportarle ai lisosomi.
“Come ogni famiglia nella sua vita quotidiana, anche le nostre cellule producono rifiuti”, ha spiegato Ballabio, “e anche a livello cellulare un corretto smaltimento è fondamentale, pena l’accumulo progressivo di sostanze tossiche per i tessuti. È quanto accade nelle malattie genetiche da accumulo lisosomiale, che sono dovute a difetti ereditari a carico di particolari enzimi, ma anche in patologie molto più diffuse come quelle di Alzheimer e di Parkinson o, più semplicemente, nel corso dell’invecchiamento.
Poter controllare la gestione cellulare dei rifiuti può quindi rappresentare la chiave per evitare i danni legati a svariate malattie. Il meccanismo cellulare di smaltimento delle scorie si basa su due ‘attori’: gli autofagosomi che possiamo assimilare ai camion che trasportano la spazzatura e i lisosomi che funzionano come fossero dei termovalorizzatori che degradano i rifiuti: la proteina Tfeb è la cabina di regia che controlla il lavoro degli uni e degli altri e che può quindi determinare l’efficienza dell’intero processo di pulizia. Individuando farmaci specifici in grado di attivare Tfeb, il direttore d’orchestra, potremmo immaginare di modulare l’azione di tutti i ‘musicisti’ coinvolti”.
l lisosomi (dal greco lysis, dissoluzione, e soma, corpo) sono organelli presenti in tutte le cellule, dove fungono da “sistema digerente”, in quanto responsabili della degradazione e distruzione di molecole prodotte dal metabolismo cellulare di cui riciclare i componenti, organelli della cellula stessa da rinnovare, molecole o cellule estranee fagocitate, ad esempio microrganismi patogeni o cellule morte inglobate dai globuli bianchi. La degradazione avviene per mezzo di enzimi idrolitici (“idrolasi acide”) in grado di degradare proteine, lipidi e carboidrati nei loro costituenti elementari. Poiché gli enzimi contenuti nel lisosoma potrebbero distruggere anche le strutture della cellula stessa, la natura ha studiato alcuni meccanismi di protezione, quali il fatto che lavorano solo a ph molto acido, quale viene mantenuto all’interno del lisosoma, e sono contenuti all’interno di strutture membranose chiuse e resistenti.
Se il lisosoma non smaltisce i rifiuti cellulari, questi si accumulano diventando tossici e danneggiando cellule e tessuti. Ciò avviene quando gli enzimi in esso contenuti e confinati sono carenti o assenti. Ad oggi si conoscono circa 50 diverse malattie genetiche causate dalla deficienza di enzimi lisosomiali, globalmente chiamate Lysosomal Storage Diseases (LSD) o Malattie da accumulo lisosomiale: si tratta di una famiglia eterogenea di patologie, quali le Glicogenosi come la malattia di Pompe, la prima ad essere riconosciuta nel 1963, dovuta a un deficit di α-glucosidasi, le Mucopolisaccaridosi di tipo I-VII, provocate da difetti nella degradazione dei mucopolisaccaridi, le Sfingolipidosi, in cui è presente un difetto di degradazione delle sfingomieline, dei cerebrosidi e dei gangliosidi, importanti componenti delle cellule nervose (es. la gangliosidosi GM2 o Malattia di Tay-Sachs), le Oligosaccaridosi, in cui è presente un difetto nella degradazione degli oligosaccaridi e delle glicoproteine, oltre a malattie dovute al difetto di trasporto delle sostanze da degradare nei lisosomi o al mancato trasporto degli enzimi nei lisosomi.
L’incidenza di ciascuna patologia, presa singolarmente, è inferiore a 1:100.000; complessivamente, però, questo gruppo di malattie ha un’incidenza di 1:5000 – 1:10.000. Si tratta di malattie sistemiche, che possono interessare più organi e con sintomi vari, quali ingrossamento del fegato e della milza, danno del sistema nervoso centrale (ritardo dello sviluppo, disturbi del movimento, convulsioni, demenza, sordità o cecità), problemi polmonari, cardiaci, osteo-articolari. L’età d’esordio è variabile, ma in genere pediatrica. Trattamenti possibili sono: terapia enzimatica sostitutiva, con somministrazione periodica di una forma normale dell’enzima carente; trapianto di cellule staminali; somministrazione di farmaci che riducono la sintesi delle sostanze che non sono degradate in modo efficiente nei lisosomi; stimolazione dell’attività enzimatica residua attraverso farmaci che stabilizzano l’enzima mutato.
