I vincitori del Premio Nobel per la Medicina 2013 sono gli americani James Rothman e Randy Schekman e il tedesco Thomas Südhof, che hanno studiato i meccanismi che regolano il “traffico” delle molecole dentro e fuori le cellule. Nel comunicato stampa ufficiale si legge “I premi Nobel 2013 onorano tre scienziati che hanno risolto il mistero di come la cellula organizza il suo sistema di trasporto. Ogni cellula è una fabbrica che produce ed esporta molecole. Per esempio, l’insulina è prodotto e rilasciato nel sangue e molecole di segnalazione chiamate neurotrasmettitori vengono inviati da una cellula nervosa all’altra. Queste molecole sono trasportate attraverso la cellula in piccoli pacchetti chiamati vescicole. I tre premi Nobel hanno scoperto i principi molecolari che governano come questo carico viene consegnato nel posto giusto al momento giusto” (http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2013/press.html).
Per descrivere le scoperte dei tre premi Nobel, prendiamo in prestito un articolo pubblicato dal sito della National Public Radio, organizzazione statunitense che comprende oltre 900 stazioni radio (http://www.npr.org/blogs/health/2013/10/07/230031841/nobel-winners-decoded-how-neurons-and-cells-talk-to-each-other#), dove leggiamo:
[ ….le scoperte dei tre ricercatori hanno avuto luogo nel corso di 30 anni. Il lavoro ha avuto inizio con pochi semplici esperimenti nelle cellule di lievito – lo stesso organismo responsabile della lievitazione di pane e birra. Nel 1970, i biologi già sapevano che le cellule non erano solo dei sacchi di fluido, ma che esse contengono dei “sistemi autostradali” sofisticati che trasportano “materiali” da un compartimento all’altro. Questo carico si muove attraverso le cellule in opportune “bolle” altrimenti chiamate vescicole. In una cellula sana, alcune di queste vescicole si fanno strada fino alla superficie cellulare, dove il materiale viene rilasciato all’esterno: questo è il modo in cui le cellule comunicano tra loro e con gli organi del corpo. Nel 1976, Schekman, da poco professore presso la University of California, Berkeley, scopre delle cellule di lievito mutanti con sistemi di trasporto difettosi che non permettono alle sostanze di defluire ai siti opportuni, un po’ come fossero auto bloccate nel traffico. Nel cercare di capire quali geni erano difettosi in questi lieviti, Schekman scopre le decine di componenti che costituiscono e controllano il sistema di trasporto della cellula. Ma c’erano ancora molti pezzi mancanti. In particolare, non si conosceva come una vescicola “cargo” (trasportatrice) sapesse dove andare sulla superficie della cellula e poi come facesse a sapere in quale preciso momento rilasciare i suoi contenuti.
Si considerino per esempio due neuroni nel cervello. Un neurone comunica secernendo particolari molecole chiamate neurotrasmettitori, come dopamina e serotonina. Ma un neurone deve rilasciare il neurotrasmettitore in un posto particolare, e al momento giusto. In caso contrario, il messaggio potrebbe non raggiungere il secondo neurone, o essere male interpretato dal cervello. Ecco dove la ricerca Rothman e Suedhof entra in gioco. Negli anni 1980 e 1990, Rothman capisce che il meccanismo di rilascio funziona un po’ come fosse una cerniera, grazie ad una specifica proteina sulle vescicole che comunica e si “incerniera” con un’altra proteina sulla membrana della cellula, permettendo al carico di venire rilasciato nel posto giusto. Poi, qualche anno dopo, Suedhof identifica il meccanismo di innesco che permette la scarica del neurotrasmettitore al momento giusto, cosicché si riapre la cerniera tra le due proteine, slegandole di nuovo fino all’arrivo di un nuovo carico. Questo sistema di trasporto è il fondamento della moderna biologia cellulare e delle neuroscienze, e guasti del processo sono causa di una vasta gamma di malattie….]
Per quanto riguarda la fibrosi cistica è stata spesso citata dalla stampa fra le malattie che potrebbero avere ricadute e potenziali applicazioni terapeutiche dalle ricerche dei Nobel. Ci sembra di poter dire che in realtà sono soprattutto le implicazioni conoscitive di ordine generale che rendono preziose queste ricerche, senza che vi sia uno “specifico” di pertinenza FC.
Sicuramente anche la proteina CFTR è soggetta ad un trasporto intracellulare che si svolge attraverso vescicole che la indirizzano sulla membrana cellulare, ed è importante conoscere i meccanismi di base che lo regolano. E’ vero però che la proteina CFTR mutata per effetto della sua più frequente mutazione DF508 mostra difficoltà ad essere ripiegata (“misfolding”) e ad assumere la sua forma definitiva e questi problemi sono chiamati nel loro complesso “difetto di maturazione”. Il punto chiave di partenza è il misfolding, che condiziona il successivo difetto di “traffico” della proteina, dal momento che comporta che la maggior parte di essa non superi il controllo di qualità e sia indirizzata nel sito apposito per la degradazione. I nuovi farmaci in studio (“correttori” di CFTR mutata) sono indirizzati soprattutto a correggere queste tappe. Non si conosce ancora il reale meccanismo d’azione dei correttori e non si può escludere che informazioni importanti possano venire proprio dai meccanismi di trasporto di cui ogni cellula è dotata e che gli scienziati del Nobel hanno messo a fuoco.
