Un segnale meccanico è all’origine della decisione sulla morte delle cellule

In molte specie, fra cui l’uomo, le cellule responsabili della riproduzione, ossia le cellule germinali, sono spesso altamente interconnesse e condividono lo stesso citoplasma. Nel nematode ermafrodita Caenorhabditis elegans, fino a 500 cellule germinali sono collegate tra loro nella gonade, il tessuto che produce uova e sperma. Queste cellule sono disposte intorno a un “corridoio” centrale composto da citoplasma e si scambiano materiale citoplasmatico favorendo la crescita delle cellule, quindi producono ovociti pronti per essere fecondati. Ora, gli studiosi sono concentrati sul modo in cui avviene la selezione che porta alla morte delle cellule.

Svelato il segnale meccanico che porta alla morte delle cellule

Recentemente i ricercatori del Centro di Biotecnologia del TU di Dresda (BIOTEC), del Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics (MPI-CBG), del Cluster of Excellence Physics of Life (PoL) del TU di Dresda, del Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems (MPI-PKS), del Flatiron Institute, NY, e della University of California, Berkeley, hanno trovato delle prove che svelano la causa della selezione che interviene sulla morte delle cellule.

Alcuni studi precedenti avevano rivelato le basi genetiche e i segnali biochimici che guidano la morte cellulare fisiologica, ma non avevano chiarito i meccanismi che selezionano e avviano l’apoptosi nelle singole cellule germinali. Quando esse maturano lungo la gonade del nematode, dapprima crescono collettivamente in dimensioni e in volume in modo omogeneo. Nello studio, che appare sulla rivista Nature Physics, gli scienziati mostrano che questa crescita omogenea si trasforma improvvisamente in una crescita eterogenea in cui alcune cellule diventano più grandi e altre più piccole.

Il ricercatore Nicolas Chartier, appartenente al gruppo di Stephan Grill e coautore principale dello studio, spiega che, analizzando con precisione i volumi delle cellule germinali e i flussi di materiale citoplasmatico nei vermi viventi e sviluppando una modellazione teorica, il team ha identificato un’instabilità idraulica che amplifica le piccole differenze casuali iniziali di volume, il che fa sì che alcune cellule germinali aumentino di volume a spese delle altre che si restringono. Riducendo artificialmente i volumi delle cellule germinali tramite pompaggio termoviscoso (metodo FLUCS: focused-light-induced cytoplasmic streaming), il team ha dimostrato che la riduzione dei volumi delle cellule porta alla loro estrusione e alla morte cellulare, indicando che, una volta che una cellula scende al di sotto di una certa  dimensione critica, si induce l’apoptosi e la cellula muore.