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Colonne portanti indebolite nelle cellule dei malati di Parkinson. Un bersaglio per terapie innovative?

Dr.ssa CappellettiIntervista a Prof.ssa Graziella Cappelletti, Professore Aggregato presso il Dipartimento di Bioscienze della Università degli Studi di Milano

JH: Professoressa, ho letto il titolo del Suo ultimo lavoro “Destabilizzazione dei microtubuli nei fibroblasti di pazienti sia con Parkinson genetico che con Parkinson idiopatico”. Che cosa sono i microtubuli?

GC: I microtubuli sono uno dei 3 filamenti che compongono lo scheletro nella cellula. Presentano una forma cilindrica e possono essere paragonati alle colonne portanti di un edificio. Nella cellula, oltre alla funzione di sostegno, hanno altre due funzioni importanti: 1) formano il fuso mitotico che è indispensabile per la moltiplicazione cellulare 2) garantiscono il trasporto di molti tipi di sostanze all’interno della cellula. I microtubuli sono stati paragonati ai binari di una ferrovia che attraversa tutta la cellula.

JH: Come avete studiato i microtubuli?

GC: Abbiamo preso in esame fibroblasti (cellule appartenenti agli strati profondi della pelle) di 15 pazienti parkinsoniani afferenti al Centro Parkinson ICP a Milano e di 10 volontari sani, che hanno generosamente donato piccoli campioni di pelle alla BioBanca. Tra i pazienti 6 presentavano mutazioni delle gene della Parkina ed altri 6 mutazioni del gene LRRK2. I fibroblasti sono considerati un buon modello per lo studio delle alterazioni coinvolte anche in patologie neurodegenerative e, per questo motivo, sono stati il nostro modello sperimentale per studiare i microtubuli.

JH: Avete osservato una “destabilizzazione” dei microtubuli. Che cosa significa?

GC: Innanzitutto, abbiamo osservato che i fibroblasti prelevati da pazienti parkinsoniani presentavano un aspetto diverso da quelli prelevati dai volontari sani: quelli dei pazienti erano più larghi e tendevano a sovrapporsi, mentre quelli dei volontari erano più allungati e si presentavano uno a fianco dell'altro. A questo aspetto diverso dei fibroblasti corrispondeva uno “scheletro” ovvero una impalcatura a base di microtubuli con una massa nettamente inferiore, e quindi meno robusta e meno stabile. Le conseguenze di questa perdita di robustezza possono essere gravi perché possono compromettere le funzioni cellulari che dipendono dai microtubuli — basti considerare che le nostre cellule si rinnovano continuamente e quindi hanno bisogno di ricorrere all'impalcatura continuamente.

JH: Le cellule affette dalla malattia di Parkinson sono i neuroni dopaminergici, mentre in questo studio Lei ha studiato i fibroblasti della pelle. Ci sono evidenze che sono indeboliti anche i microtubuli dei neuroni?

GC: Finora non abbiamo avuto a disposizione neuroni di origine umana da studiare e quindi non posso darle una risposta certa, ma presumo di sì. Questa lacuna verrà colmata tra breve: abbiamo appena iniziato uno studio su neuroni di origine umana provenienti dalla BTN Banca dei Tessuti Nervosi del Centro Parkinson ICP e della Struttura Complessa di Anatomia Patologia dell'Ospedale Niguarda Ca’ Granda a Milano. Inoltre, in futuro è possibile che siano disponibili neuroni derivati dalla riprogrammazione dei fibroblasti (vedere intervista al Dr Vania Broccoli ).

JH: Le conseguenze di un indebolimento dei microtubuli per i neuroni sono più o meno gravi rispetto a quelle per le cellule della pelle?

GC: Le conseguenze per i neuroni sono maggiori. I neuroni sono cellule superspecializzate costituite da un corpo e da un lungo prolungamento, detto assone, che serve a trasmettere gli impulsi nervosi. Il trasporto lungo l'assone è fondamentale per garantire il corretto funzionamento dei circuiti nervosi. I neuroni dopaminergici appartenenti alla sostanza nera, in particolare, hanno lunghi assoni che li collegano ad un nucleo alla base del cervello, lo striato (vie nigro-striatali che contribuiscono alla regolazione del movimento). Nei neuroni dopaminergici i trasporti sono particolarmente importanti, perché la sostanza che producono, la dopamina, è un potente ossidante che deve essere continuamente trasportato lungo l'assone e rilasciato alla sua terminazione; se ciò non avviene la dopamina si accumula all’interno del neurone causando stress ossidativo e danno neuronale.

JH: Perché ha deciso di studiare proprio i microtubuli? C'era qualcosa che La induceva a pensare che potessero essere compromessi?

GC: Sì. Ci sono studi sia del nostro centro che presso altri laboratori negli Stati Uniti in modelli animali di Parkinson che suggeriscono una compromissione dei microtubuli. Con questo studio volevamo rispondere al quesito se tale compromissione fosse presente anche nell'uomo e la risposta è stata chiaramente affermativa.

JH: Perché avete esaminato cellule sia di pazienti con malattia di Parkinson sporadica che genetica? E proprio malati con mutazioni del gene LRRK2 e della parkina?

GC: Era importante stabilire se una eventuale compromissione dei microtubuli fosse legata ad una particolare mutazione genetica oppure fosse una caratteristica comune a tutte le principali forme di Parkinson. Abbiamo scelto pazienti con quelle mutazioni, perché erano quelli disponibili nella BioBanca del Centro Parkinson ICP.

La compromissione è stata osservata in tutti i 15 pazienti parkinsoniani ed in nessuno dei volontari sani. Questo suggerisce che sia una tappa del processo patologico indipendentemente dalla presenza di un fattore particolare, come una mutazione genetica. Questo è importante, perché se riuscissimo a mettere a punto una terapia che corregge il difetto potrebbe funzionare in tutti i pazienti e non solo in alcuni.

JH: Secondo lei, quanto tempo ci vorrà per mettere a punto questa terapia?

GC: A dire il vero, esistono già farmaci che stabilizzano i microtubuli, come il taxolo, un farmaco anticancro ampiamente usato in oncologia. Come abbiamo mostrato nel nostro lavoro, i fibroblasti dei pazienti trattati con il taxolo recuperano sia la morfologia normale che il difetto microtubulare. Inoltre, quando abbiamo corretto i difetti genetici, la massa dei microtubuli è aumentata. Il problema è che i trattamenti che abbiamo applicato ai fibroblasti in laboratorio non possono essere applicati tal quali ai neuroni nei pazienti dove occorre tenere conto del fatto che i farmaci per raggiungere il cervello devono passare la barriera ematoencefalica.

JH: Sarà molto difficile mettere a punto una terapia che supera la barriera?

GC: In linea teorica no, perché c’è già un farmaco con le proprietà del taxolo che passa la barriera ematoencefalica, l'epotilone. Viene usato per curare i tumori cerebrali e ci sono già evidenze di efficacia in modelli animali della malattia di Alzheimer. Abbiamo intenzione di effettuare studi in modelli animali di Parkinson.

JH: Infine, Professoressa, mi tolga una curiosità. Non credo che siano molti i ricercatori che si occupano dei microtubuli. Come è successo che Lei si è specializzata in questo campo e che poi si è interessata al Parkinson?

GC: Ha ragione, sono appena tornata da una conferenza internazionale interamente dedicata ai microtubuli ed eravamo poche centinaia di ricercatori provenienti da tutto il mondo.

Mi sono laureata in Biologia all'Università degli Studi di Milano e poi ho vinto una borsa di studio presso l'Istituto Neurologico Besta, dove mi sono occupata in particolare della malattia di Parkinson. Dopo tre anni sono tornata a lavorare in Università, nel Dipartimento di Biologia e mi sono unita ad un gruppo interessato allo studio dello scheletro cellulare e dei microtubuli. Ho poi trascorso un periodo all'EMBL (European Molecular Biology Laboratories) ad Heidelberg in Germania dove ho approfondito alcuni aspetti del comportamento e della dinamica dei microtubuli. Unendo l'interesse per i microtubuli e la mia esperienza nel campo della malattia di Parkinson… ho così contribuito a scoprire l'indebolimento dei microtubuli in questa patologia.

Mi auguro che questa scoperta possa veramente costituire la base per la scoperta di una terapia innovativa per i pazienti afflitti da questa malattia, che sono sempre nei miei pensieri.

JH: Grazie per il tempo che mi ha dedicato. Mi permetterò di contattarla di nuovo quando ha completato gli studi sui campioni della Banca dei Tessuti Nervosi per avere la conferma che i microtubuli sono danneggiati anche nei neuroni, nonché per sentire come sono andati gli studi con l'epotilone nei modelli animali di Parkinson.