Effetti di basse dosi di radiazioni sulle cellule staminali
Gli studi epidemiologici hanno fornito un’enorme quantità di informazioni sull’impatto delle radiazioni ionizzanti sul rischio di cancro. I sopravvissuti ai bombardamenti atomici di Hiroshima/Nagasaki o i soggetti che sono stati esposti alle radiazioni per motivi lavorativi, medici e ambientali hanno fornito i dati. Tuttavia, l’impatto di basse dosi di radiazioni sulla salute è incerto, poiché si fa per lo più affidamento su stime tramite estrapolazione da dosi di radiazioni più elevate e non ci si basa su una comprensione completa delle risposte biologiche delle cellule staminali, da cui ha origine il cancro. La ricerca è necessaria per garantire che il modello impiegato per l’estrapolazione del rischio rifletta in modo accurato tutti i meccanismi biologici di fondo. Le cellule staminali vivono nel corpo per lunghi periodi di tempo, regolano la rigenerazione del tessuto per la omeostasi e possono essere soggette a danno genotossico. Come conseguenza di fattori estrinseci come ad esempio le radiazioni ionizzanti o di danno intrinseco del DNA, le cellule staminali potrebbero acquisire degli errori irreversibili. Tali danni solitamente provocano apoptosi, senescenza o una trasformazione che può alla fine portare al cancro. Il progetto RISK-IR, finanziato dall’UE, ha affrontato questa questione applicando le conoscenze passate e attuali della biologia delle cellule staminali, e usando delle tecnologie all’avanguardia per studiare gli effetti delle radiazioni ionizzanti a basse dosi (<100 mGy) e intensità di dose (<6 mGymin-1) su differenti tipi di cellule staminali. Per portare a termine il lavoro il consorzio ha impiegato vari sistemi modello sperimentali, incluse cellule umane e murine. “Gli studi intrapresi intendevano aiutare a comprendere i meccanismi della carcinogenesi mediata dalle radiazioni, che sono applicabili in tutte le specie incluso l’uomo,” spiega Simon Bouffler, coordinatore del progetto. Modelli delle cellule staminali svelano gli effetti delle basse radiazioni I ricercatori hanno osservato una ipersensibilità alle radiazioni a basse dosi in alcune cellule staminali associate con la risposta allo stress ossidativo e al metabolismo energetico. Nelle cellule staminali emopoietiche umane e murine, l’esposizione a basse dosi di radiazioni ionizzanti si ripercuoteva sulla funzione cellulare e aveva anche un impatto a lungo termine a causa delle carenze nelle cellule staminali di ripopolamento. Al contrario, le cellule staminali della pelle erano resistenti a basse dosi di radiazioni persino in studi di approfondimento un paio di anni dopo l’esposizione. Il team di RISK-IR ha studiato le cellule staminali mesenchimali (MSC) del midollo osseo umano che, vista la loro capacità di differenziarsi in ossa, cartilagine e grasso, supportano l’ematopoiesi e contribuiscono all’omeostasi del corpo. Essi hanno scoperto una risposta alle radiazioni legata all’età e una capacità di riparazione del DNA direttamente collegata allo stato del ciclo cellulare delle MSC. Ampliando queste indagini ai modelli murini predisposti al cancro si è osservata un’associazione tra basse dosi di radiazioni e carcinoma basocellulare. Delle osservazioni opposte erano state fatte per il carcinoma a cellule squamose, a suggerire un effetto specifico per ogni tessuto dell’esposizione alle radiazioni. Usando modelli di cellule staminali pluripotenti indotte, i ricercatori hanno osservato che l’irradiazione a dosi elevate impediva la riprogrammazione in vitro, mentre l’esposizione a dosi più basse potrebbe avere un effetto inibitorio. Inoltre, fattori secreti che includono IL-6 sembrano facilitare la riprogrammazione. Lo studio della risposta al danno del DNA causato da basse dosi di radiazioni nelle cellule staminali embrionali ha svelato un effetto dipendente da tempo e dose fortemente legato ai radicali reattivi dell’ossigeno. Impatto sulla sicurezza Le radiazioni ionizzanti hanno molti utilizzi in contesti industriali e medici, e l’esposizione a volte può essere inevitabile. “Dobbiamo assicurarci che le nostre scoperte chiave siano comunicate e riconosciute da parte dei principali enti internazionali di revisione/standardizzazione come ad esempio il Comitato Scientifico delle Nazioni Unite sugli Effetti delle Radiazioni Atomiche e la Commissione Internazionale per la Protezione Radiologica” afferma il dott. Bouffler. La quantificazione dei rischi presentati dalle radiazioni a basso dosaggio è quindi fondamentale per fornire una protezione dalle radiazioni. Pertanto, i risultati del progetto RISK-IR contribuiranno allo sviluppo di modelli di previsione del rischio biologicamente realistici. Soprattutto, essi andranno a sommarsi alle prove scientifiche e aiuteranno a formulare future linee guida sull’esposizione alle radiazioni, soppesando i rischi e i benefici delle radiazioni ionizzanti.
Parole chiave
Radiazione, cellule staminali, RISK-IR, MSC, DNA risposta danno
