Le mutazioni scrivono la storia della cellula

Una nuova metodica di sequenziamento genetico permette di ricostruire la storia delle mutazioni avvenute nel DNA di una cellula durante il suo ciclo di vita e quindi anche il percorso di differenziamento e replicazione a partire dalla cellula uovo fecondata.

Il risultato è stato ottenuto su cellule di topo ma potrebbe trovare applicazione anche sull’essere umano, con interessanti prospettive per lo studio delle malattie
Ricostruire il cammino di differenziamento di una singola cellula, fino al momento in cui ha origine dall’ovocita fecondato. È l’obiettivo raggiunto da un gruppo di ricerca del Wellcome Trust Sanger Institute, che firma in proposito un articolo su “Nature”.

Cellula animale

“Abbiamo usato un approccio innovativo, con cui possiamo anche osservare lo sviluppo di un intero organismo”, spiega Sam Behjati, primo autore dell’articolo. “Grazie a una migliore conoscenza delle mutazioni che avvengono nelle cellule normali durante la fase di replicazione nell’arco della vita di una persona, è possibile ottenere anche una visione più chiara di quello che può essere considerato normale e di quello che viceversa è peculiare delle cellule cancerose”.

Durante il ciclo di vita di ogni cellula, nel DNA si accumulano numerose mutazioni. Se avvengono all’interno di cellule somatiche, e non di spermatozoi e cellule uovo, queste mutazioni non sono trasmesse alle successive generazioni dell’organismo e contribuiscono a creare una sorta di registro dei processi avvenuti all’interno di ogni cellula, che può essere ricostruito con opportune tecniche di sequenziamento genetico.

In questo studio, gli autori hanno usato cellule di topo prelevate da organi diversi, come stomaco, intestino e prostata. Le singole cellule sono state fatte proliferare separatamente in vitro fino a ottenere una linea clonale e produrre una quantità di DNA sufficiente a un sequenziamento genico accurato.

Analizzando il numero e la tipologia di mutazioni nel DNA, gli autori hanno stimato il numero di replicazioni cellulari avvenute nel corso della vita del topo da cui sono state prelevate e sono riusciti a trovare traccia dei processi di danno e successiva autoriparazione del DNA.

Il dato più evidente è che il tasso di mutazione delle cellule può variare notevolmente tra un tessuto e l’altro. Questa differenza può essere attribuita principalmente a diversi tassi di replicazione cellulare. Ma non è questo l’unico fattore causale: è probabile che nel DNA delle diverse cellule siano avvenuti differenti eventi di danno e riparazione, a loro volta causati dall’esposizione a diversi fattori che inducono mutazioni.

Infine, confrontando le mutazioni a carico delle diverse cellule, Behjati e colleghi hanno ottenuto una dettagliata mappa dello sviluppo e del differenziamento di singole cellule a partire dalla fecondazione della cellula uovo.

“Il corpo umano adulto è composto da 100 milioni di milioni di cellule, ciascuna delle quali ha origine da una singola cellula uovo fecondata”, aggiunge Mike Stratton, autore senior dello studio. “Se si riuscirà a sviluppare ed estendere il nostro approccio anche all’essere umano, in futuro potremmo leggere il ‘diario’, scritto con i caratteri del DNA, di tutto quello che ciascuna cellula ha sperimentato durante il ciclo di vita, con applicazioni potenziali di estremo interesse per lo studio dell’intera gamma delle malattie umane”.