L’imaging dei lipidi aiuta a capire la migrazione e l’adesione cellulare
Durante la risposta immunitaria, il leucociti migrano nel sito dell’infezione per combattere il patogeno invasivo. Questa migrazione cellulare richiede la modulazione dell’adesione cellulare, un processo ampiamente studiato che si basa su proteine di superficie specializzate note come integrine. Sempre più prove sembrano indicare che anche i lipidi presenti nella membrana cellulare agiscono da regolatori della segnalazione che mogula l’affinità delle integrine. Ad oggi, non ci sono tecnologie disponibili per monitorare la produzione e localizzazione intracellulare di lipidi specifici nel contesto del reclutamento di leucociti. L’imaging di piccole molecole in tempo reale nelle cellule viventi tradizionalmente richiede l’impiego di proteine fluorescenti. Per superare gli ostacoli esistenti nell’immaginografia, gli scienziati del progetto TROJAN-LIPID-SENSOR, finanziato dall’UE, hanno sviluppato nuovi sensori capaci di legarsi direttamente ai lipidi. Il consorzio ha dovuto superare molte difficoltà durante lo sviluppo dei sensori. Inizialmente gli scienziati intendevano sviluppare un biosensore di lipidi basato su RNA che potesse essere utilizzato come strumento farmacologico per le cellule. Utilizzando la tecnologia SELEX, il consorzio ha sviluppato sensori di lipidi basati su RNA scegliendo accuratamente RNA in grado di legarsi alle molecole bersaglio. I sensori di lipidi prodotti contengono una parte RNA che si fissa ai ligandi e il cosiddetto Spinach, una seconda parte che si fissa e attiva la fluorescenza di una piccola molecola. Tuttavia, le condizioni della reazione del sensore non erano compatibili con le cellule viventi e hanno prodotto un’immaginografia subottimale. Una nuova tecnologia fornisce immagini in tempo reale Per agevolare l’imaging della dinamica dei lipidi nel contesto della migrazione, gli scienziati hanno collaborato con un gruppo presso la Houston University e hanno usato un sensore coniugato alla GFP. Combinati alla microscopia a fluorescenza avanzata, questi sensori coniugati alla GFP sono riusciti a catturare la localizzazione e a rilevare i cambiamenti nella dinamica di un importante lipide nella membrana cellulare. “Curiosamente, abbiamo scoperto che questo lipide formava piccole ‘isole’ nelle protuberanze della membrana cellulare,” spiega il ricercatore postdottorato dott. Bolomini-Vittori. Tali protuberanze sono conosciute come podosomi o “piccoli piedi” e sono per lo più legati al citoscheletro cellulare. “I nostri risultati dimostrano che i lipidi facilitano la formazione di podosomi, probabilmente influenzando l’organizzazione dei recettori e delle proteine,” continua il dott. Bolomini-Vittori. Inoltre, i due gruppi di scienziati hanno identificato due enzimi responsabili della produzione di queste molecole lipidiche nella membrana cellulare, fornendo spunti importanti sul meccanismo della migrazione cellulare. Applicazioni del sensore di lipidi Nel corso degli anni la percezione degli scienziati dell’organizzazione della membrana cellulare è cambiata drasticamente. È ormai consolidato che oltre a un ruolo strutturale, la distribuzione delle proteine e dei lipidi in determinati domini della membrana riveste funzioni cellulari specifiche tra cui la proliferazione, l’adesione e la migrazione. Pertanto, i domini cellulari – e le isole lipidiche menzionate sopra – stanno emergendo come bersagli interessanti per il trattamento di varie patologie neurologiche e cardiovacolari. Gli sforzi di sviluppare farmaci per indurre o alterare la struttura di questi domini potrebbero favorire o arrestare specifiche funzioni cellulari associate a queste malattie. Cambiando argomento, la dott.ssa Cambi, coordinatrice del progetto, crede che “riuscire a rilevare i piccolissimi e rapidi cambiamenti nella composizione lipidica delle cellule, che accompagnano la comparsa di varie malattie, rappresenterebbe un importante passo in avanti per la diagnosi.” Oltre che per la diagnosi e il trattamento, la dott.ssa Cambi ritiene che la strategia TROJAN-LIPID-SENSOR potrebbe essere usata per studiare il comportamento delle cellule cancerose. Poiché le cellule cancerose invadono il tessuto sano circostante e causano metastasi, comprendere il ruolo di tali isole lipidiche nella migrazione cellulare tumorale fornirà importanti informazioni sul meccanismo della metastasi.
Parole chiave
TROJAN-LIPID-SENSOR, lipide, proteina, membrana cellulare, cancro, podosomo
