Chi viaggia ha bisogno di mappe
Mappe, cartacee o satellitari che siano: chi viaggia ne ha sempre bisogno. Questo è vero sia per gli escursionisti che percorrono sentieri, che per i medici e i genetisti che cercano di curare le malattie. Un nuovo atlante del polmone, recentemente pubblicato su Nature, è ad oggi la “mappa” più completa in assoluto di questo organo. Una mappa che guiderà i medici anche nella diagnosi e terapia del cancro del polmone.
Mappare le cellule: l’atlante del polmone
Un gruppo di ricercatori della Stanford University in California ha utilizzato il sequenziamento dell’RNA a cellula singola per analizzare l’espressione genica di 75.000 singole cellule polmonari. Hanno identificato 58 diversi tipi di cellule, in base al pattern dei geni attivati o disattivati. Quarantuno di questi tipi di cellule erano già noti in base all’istologia, ma 14 sono nuovi per la scienza. Sebbene questo non sia il primo tentativo di mappare le cellule del polmone, è il più completo.
Ciò ha consentito una comprensione “quasi completa” dei tipi di cellule del polmone, dove si trovano quei tipi di cellule e il modello dei geni che predice la loro funzione.
Cancro del polmone: prospettive future
Una conoscenza così approfondita del polmone sano aiuterà i ricercatori a prevedere quali cellule hanno maggiori probabilità di subire mutazioni che causano il cancro e monitorare la progressione della malattia dalla prima cellula. I bioingegneri che progettano polmoni sintetici per trapianti chirurgici potrebbero anche trarre vantaggio da un progetto di un polmone sano.
La biologia molecolare è nel bel mezzo di una spinta importante per mappare le cellule del corpo umano, organo per organo. Questo si basa in gran parte sul sequenziamento dell’RNA a cellula singola, una tecnica introdotta per la prima volta nel 2009.
L’episodio del 2017: la parziale mappatura di tessuto nel cancro del polmone
Nel 2017, un gruppo di ricerca stava lavorando su un atlante del polmone utilizzando il sequenziamento dell’RNA a cellula singola in modelli di topo e lemure. Nell’ottobre di quell’anno, un componente del gruppo con diagnosi di cancro ai polmoni, il giorno prima dell’intervento, ha offerto il proprio tessuto polmonare.
Sedici ore dopo, un altro componente del gruppo ha aspettato fuori dalla sala operatoria una parte del tessuto polmonare resecato, pronto a trasportarla al laboratorio. Questo fu il primo episodio che vide una parziale mappatura di tessuto polmonare tumorale.
2020: la completa mappatura del tessuto polmonare sano
Nello studio Nature, il gruppo ha analizzato solo il tessuto polmonare sano di tre donatori. Ha usato una soluzione chimica e un frullatore per separare il tessuto in una sospensione di singole cellule. Quindi ha estratto e sequenziato l’RNA di ogni cellula per scoprire quali geni esprimevano ciascuna. Le cellule con modelli di espressione genica simili sono state raggruppate.
L’analisi ha prodotto 58 diversi tipi di cellule. Quarantuno di essi esprimevano geni caratteristici, già associati a un noto tipo di cellula polmonare. Tuttavia, 14 non erano stati descritti in letteratura. Ha poi colorato il tessuto rimanente ancora non utilizzato con un colorante per mappare le loro posizioni nel polmone, ad esempio lungo le vie aeree, per individuare la loro funzione.
Le cellule staminali: rigenerazione dei tessuti
Un altro studio ha caratterizzato due dei tipi di cellule appena identificati, che sono entrambi associati agli alveoli. Uno è una cellula staminale capillare. Se quest’ultima cellula potesse essere prodotta sinteticamente, la cellula potrebbe essere utilizzata per rigenerare i vasi sanguigni alveolari in pazienti con infezioni gravi, come COVID-19.
Questo atlante va lodato per aver identificato nuovi tipi di cellule e i geni caratteristici ad essi associati. La prospettiva è quindi di utilizzarle per il tessuto polmonare malato.
Usare il sequenziamento dell’RNA a cellula singola per studiare il cancro del polmone è infatti il passo da compiere negli anni a venire. Non si può comprendere la malattia se non si conosce il tessuto sano: l’atlante del polmone ha proprio questo compito.
Agostino Fernicola
