BIOSCIENZE/ Le impronte digitali dei metaboliti ci aiuteranno a spegnere il “motore” dei tumori

- Paolo Floriani

E’ stato inaugurato all’Università di Milano-Bicocca il nuovo Laboratorio di Metabolomica Sysbio dove si svilupperà un nuovo modo di sconfiggere il cancro. Ne parla PAOLO FLORIANI

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Laboratorio di Metabolomica Sysbio: preparazione automatizzata dei campioni

L’approccio più seguito attualmente per combattere il cancro si basa sul trattamento cosiddetto del “guscio di regolazione del tumore”, una sorta involucro esterno della cellula malata. E’ un metodo efficace sul breve periodo ma che comporta spesso recidive a mesi di distanza dal trattamento. C’è però un’altra possibilità: quella basata sul metabolismo della cellula, che parte dalla conoscenza di tutti i meccanismi di funzionamento interno della cellula per arrivare a spegnere il “motore” del tumore, spegnendo quindi il tumore stesso e impedendo il rischio di recidiva. E’ una prospettiva promettente, già perseguita in alcuni laboratori biomedici mondiali e per la quale si presenta ora una grande opportunità di ricerca in Italia con l’apertura del nuovo Laboratorio di Metabolomica Sysbio, inaugurato venerdì scorso all’Università di Milano-Bicocca.

Il nuovo Laboratorio è nato dalla collaborazione fra due importanti enti di ricerca operanti in Lombardia: l’Istituto di Bioimmagini e Fisiologia Molecolare del Cnr (Ibfm-Cnr) e l’Università di Milano-Bicocca; è collocato presso il Dipartimento di Biotecnologie e Bioscienze dell’ateneo e attualmente vi lavorano dodici persone, fra ricercatori e assegnisti di ricerca coordinati dalla professoressa Lilia Alberghina, direttore del Laboratorio e del Centro di Systems Biology “Sysbio”. L’investimento totale è stato di circa un milione di euro, di cui 850.000 per la realizzazione della piattaforma tecnologica di Metabolomica.

Ma cos’è la Metabolomica? Per capirlo bisogna prima spiegare cos’è il metaboloma, cioè l’insieme dei metaboliti che si ritrovano in una cellula: questi derivano dai nutrienti che assumiamo con la dieta e che il nostro corpo trasforma in molecole che alimentano il metabolismo cellulare; questo a sua volta riguarda la serie di trasformazioni chimiche che avvengono all’interno della cellula stessa e che ne rendono possibile il funzionamento. In media, il metaboloma di una cellula umana contiene circa tremila specie diverse di metaboliti, con concentrazioni e caratteristiche differenti.

Per metabolomica si intende allora l’analisi delle tracce lasciate dai metaboliti. In caso di mutazione cellulare causata da una malattia, i processi cellulari dei metaboliti lasciano delle “impronte digitali”: dalla loro analisi si possono identificare le caratteristiche uniche dei vari tipi di mutazione, ricostruendone i percorsi metabolici alterati e si può comprenderne il differente comportamento in termini di sensibilità e di resistenza ai farmaci anti-tumorali. In particolare, la ricerca del Laboratorio Sysbio si focalizza sulle malattie metaboliche complesse come il tumore e quelle neurodegenerative come l’Alzheimer.

Ricerche di questo tipo richiedono competenze scientifiche adeguate: per questo dei ricercatori dell’Università di Milano-Bicocca, in particolare Daniela Gaglio e Raffaele Nicastro, hanno approfondito le metodologie necessarie collaborando rispettivamente col team del Mit di Boston guidato da Gregory Stephanopoulos e con quello coordinate da Jens Nielsen alla Chalmers University di Göteborg.

Ma è fondamentale la disponibilità di una piattaforma tecnologica di alto livello. Infatti i ricercatori del Sysbio possono contare su un sistema realizzato con apparecchiature uniche nella ricerca pubblica italiana, che offre la migliore sensibilità disponibile allo stato attuale ed è in grado di eseguire un insieme completo di analisi basandosi su basse quantità di campione biologico, utilizzando quantità minime di tessuto biologico anche se prelevato con biopsie.

In particolare, lo studio del metaboloma si avvale delle cromatografie gassosa e liquida abbinate alla spettrometria di massa. Il sistema comprende quindi: un Gas-Cromatografo interfacciato allo spettrometro di massa per effettuare l’analisi di metaboliti con la tecnica gascromatografica che permette di identificare un elevato numero di metaboliti in modo estremamente preciso e con tempi minori rispetto alla più utilizzata cromatografia liquida; c’è comunque anche il Cromatografo-Liquido interfacciato allo spettrometro di massa per l’analisi di metaboliti non identificabili per via gas-cromatografica e di proteine. Inoltre, l’impiego di un robot per l’automatizzazione del processo di preparazione dei campioni permette di migliorare la riproducibilità dell’esperimento e di standardizzare le pratiche di laboratorio.

Il laboratorio di Metabolomica appena inaugurato fa parte del Centro di Systems Biology Sysbio, che sta sviluppando ricerche basate su approcci innovativi per la medicina personalizzata ed è partner di ISBE, l’Infrastruttura Europea per la Systems Biology, che ha lo scopo di rendere disponibile alla comunità scientifica e industriale le conoscenze della Systems Biology, solitamente molto costose, di complessa gestione e altamente tecnologiche.

I dati di metabolomica sono utili, ad esempio, per lo sviluppo di modelli matematici. In proposito, Sysbio sta formando una squadra di giovani ricercatori sia in ambito sperimentale sia computazionale. Attualmente – fanno sapere al Sysbio – un team di esperti computazionali sta sviluppando modelli matematici del riassortimento metabolico nelle cellule cancerose (cancer metabolic rewiring). Questi modelli potranno consentire sia di individuare nuovi bersagli per farmaci antitumorali, sia suggerire nuove strategie di utilizzo di quelli attuali anche su base personalizzata.

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