La vita degli organismi è scandita dallo scorrere del tempo, misurato da un ‘orologio interno’ che ticchetta a ogni divisione cellulare. Infatti, il ciclo vitale delle cellule è regolato da un equilibrio dettato da un conto alla rovescia inscritto nel loro DNA. I telomeri e la telomerasi rappresentano il punto preciso in cui questo equilibrio si spezza: entrambi simboleggiano contemporaneamente la vita e la morte, in un processo in cui non è facile stabilire dove finisca l’una e dove cominci l’altra.
Un accenno scientifico: la divisione cellulare
Le cellule eucariotiche (quelle degli organismi come animali, piante, funghi e protisti) costituiscono l’unità strutturale e funzionale degli organismi complessi, distinguendosi dalle procariotiche per la presenza di compartimenti intracellulari altamente specializzati e di un nucleo contenente il materiale genetico organizzato in cromosomi lineari. Tale organizzazione richiede meccanismi estremamente precisi per garantire un giusto equilibrio e una corretta espressione del genoma. Tra gli elementi strutturali essenziali dei cromosomi eucariotici vi sono i telomeri, regioni terminali composte da ripetizioni di DNA non codificante associate a proteine specifiche.
La proliferazione delle cellule eucariotiche avviene attraverso la divisione cellulare: durante questo processo, tutto il materiale genetico viene copiato nelle cellule figlie, tranne per le porzioni terminali dei cromosomi che vengono ‘incappucciate’ proprio dai telomeri, il cui scopo è evitare la degradazione del DNA a ogni divisione cellulare. Se non ci fossero queste strutture, durante ogni replicazione si perderebbero moltissime informazioni fondamentali.
Per questo motivo, i telomeri si ‘sacrificano’ al posto di importanti sequenze codificanti. Quando i telomeri si accorciano fino a una lunghezza critica (Hayflick Limit), la cellula va incontro a quella che si definisce senescenza replicativa per fare in modo che non si riproduca una porzione che è stata degradata dalla divisione (che probabilmente darebbe luogo a mutazioni). Questo meccanismo impedisce alla cellula di continuare a dividersi e rappresenta dunque una barriera fisiologica contro l’immortalità cellulare.
Il ruolo biologico della telomerasi
La telomerasi è un enzima che aggiunge sequenze telomeriche all’estremità dei cromosomi, rallentando (o in alcuni casi annientando) la loro erosione. Quando si parla di ‘enzima’ si fa riferimento ad un catalizzatore biologico, ovvero una proteina che favorisce la realizzazione di una reazione chimica senza modificare l’equilibrio chimico della stessa.
Questo enzima è normalmente attivo nelle cellule germinali – coinvolte nella riproduzione sessuata – e in alcune cellule staminali, nelle quali garantisce il rinnovamento e la continuità della vita. Eppure, la stessa arma che protegge la nostra capacità di rigenerarci può anche diventare letale.
La telomerasi è la chiave della vita… e la causa della morte
La perdita dei telomeri spiega in parte perché le cellule non possono durare per tutta la vita dell’organismo, ma alcune di loro hanno – o meglio, sviluppano – la capacità di continuare a dividersi tramite l’intervento della telomerasi. Questo piccolo enzima si muove sul confine sottile tra vita e morte, tra rigenerazione e pericolo, incarnando uno dei paradossi più affascinanti della biologia: ciò che salva la vita può, allo stesso tempo, impedire completamente l’arrivo della morte.
Difatti è importante sapere che questo enzima è presente in oltre il 90% delle cellule tumorali umane, che quindi riescono a diventare immortali e impossibili da contrastare.
Quando si parla di tumore– o neoplasia, da néos (νέος), nuovo, e plàsis (πλάσις), formazione – si fa riferimento a una proliferazione incontrollata e anomala di cellule, originata da mutazioni genetiche che modificano il ciclo cellulare, portando a una riproduzione senza sosta e a un danneggiamento dei tessuti sani.
Queste cellule che, seppur lentamente, dovrebbero andare incontro a un processo di senescenza, vengono rese immortali da un allungamento telomerico favorito dalla telomerasi.
La telomerasi come un pharmakon: antidoto o veleno?
Risulta sorprendente quanto un elemento così piccolo possa incidere sulla vita di un organismo; eppure, la telomerasi, che non si può misurare numericamente, è capace di provocare la morte di un individuo servendosi semplicemente di un piccolo RNA stampo (TERC). Così, questo piccolo enzima rappresenta un paradosso biologico eccezionale: da un lato un cavallo di Troia per il cancro, dall’altro un potenziale strumento per il tanto agognato elisir di lunga vita.
L’azione della telomerasi è perciò diventata un importante oggetto di studio, su cui si stanno investendo tempo, impegno e denaro: imparare a gestirla vorrebbe dire avere la possibilità di bloccarla per impedire la proliferazione di cellule tumorali o attivarla per rallentare l’avanzamento della vecchiaia.
In effetti, diversi studi su modelli animali hanno dimostrato che indurre l’attivazione della telomerasi può ritardare alcuni esiti dell’invecchiamento. Per esempio, un’indagine sulla sovraespressione di questo enzima ha provato che la temporanea somministrazione della telomerasi nel genoma di un topo anziano, tramite un vettore virale non integrativo (strumenti biotecnologici derivati da virus, modificati per trasportare materiale genetico dentro una cellula, senza però integrare permanentemente quel materiale nel genoma della cellula ospite) ha allungato i telomeri di vari tessuti, rallentando l’apparizione di disturbi legati all’età dell’individuo.
Allo stesso modo, anche nel campo dell’oncologia lo studio di questo enzima è di grande interesse: la telomerasi infatti è attiva in circa l’85% dei tumori, ma quasi per nulla nelle cellule somatiche; inibirla potrebbe quindi avere un effetto selettivo su quelle tumorali, limitando i danni ai tessuti sani.
L’altra faccia della medaglia
Il paradosso incarnato dalla telomerasi rimane uno dei concetti più controversi della biologia moderna. Da un lato la vita e dall’altro la morte, ma in entrambi i casi i risultati possono avere una connotazione sia positiva che negativa. La possibilità di intervenire sul ciclo cellulare per interrompere la proliferazione incontrollata delle cellule tumorali rappresenta una prospettiva molto promettente per la biologia moderna.
Tuttavia, proprio a causa del fatto che si tratta di uno strumento estremamente potente, non si può ignorare il rischio che questo venga utilizzato per scopi meno nobili, come applicazioni non terapeutiche o interventi finalizzati al potenziamento biologico e non alla sua cura. Il risultato sarebbe probabilmente un’altra guerra, l’ennesima, che al posto delle armi che si nutrono di fuoco e polvere da sparo, utilizza vettori biologici.
Inoltre a sollevare interrogativi non è solo il pericolo, ma anche l’etica: è davvero necessario vivere più a lungo, in un mondo che già grava sotto il peso di più di 8 miliardi di persone? Non basterebbe solo cercare di vivere meglio, piuttosto che di più? Aumentare gli anni a disposizione di un individuo potrebbe non avere senso, se questo vive in un mondo soffocato dal riscaldamento globale, martoriato dalle guerre e deriso dalla politica.
Riuscire a manipolare il ciclo cellulare potrebbe rivelarsi un grande passo in avanti per la medicina, ma è necessario un elemento fondamentale: la fiducia. Nello studio, nel progresso, e soprattutto nella scienza.
Carlotta Bertinelli
In copertina foto di Susan Wilkinson da Unsplash.
Telomeri e telomerasi: un paradosso molecolare tra vita e morte è un articolo di Carlotta Bertinelli. Clicca qui per altri articoli dell’autrice!
